重大發現!科學家揭開細胞內「老化開關」,未來或可延緩甚至逆轉衰老

亞洲新聞網/何柏融
8 分鐘前

重大發現!科學家揭開細胞內「老化開關」,未來或可延緩甚至逆轉衰老

細胞,是構成生命最微小的單位,也是衰老最根本的起點。近幾個月,科學家們在這個肉眼看不見的微觀世界裡,相繼取得了突破性進展——不只是找到了讓細胞老化的「分子開關」,更走出了嘗試讓細胞重返年輕的第一步。

根據SciTechDaily於今年7月轉載的Researchers Finally Solve a Decades-Old Mystery About Cellular Aging報告,洛克菲勒大學(Rockefeller University)的研究團隊終於解開了困擾科學界數十年的謎題:研究人員揭開了一個關鍵機制——幫助老化細胞在癌變之前停止分裂,並確認DNA損傷感測器ATM正是這個過程的核心角色。

要理解這項發現的意義,得先從人體細胞的「倒數計時器」說起。人體細胞每分裂一次,染色體末端就會略微縮短。這些末端稱為「端粒」,作用如同保護帽。一旦縮短至臨界點,細胞便會將暴露的染色體末端辨識為DNA損傷,從此永久停止分裂。這個被稱為「複製性衰老」(replicative senescence)的機制,正是阻止早期癌細胞繼續增殖的強大腫瘤抑制途徑之一。

問題的關鍵在於:是哪個「開關」扣下了扳機?根據洛克菲勒大學官方網站的報告,發表於《分子細胞》(Molecular Cell)期刊的新研究揭示,複製性衰老完全仰賴一種名為ATM激酶的信號蛋白——這種蛋白專門回應DNA斷裂,對於維持基因組穩定性很重要。

更令人意外的是,氧氣濃度竟然也會影響這個開關的靈敏度。研究人員追溯到一類名為「活性氧」(ROS)的分子——在低氧環境下,ROS反而更為活躍,它們會讓ATM分子透過化學鍵(雙硫鍵)鎖在一起,形成無法回應DNA斷裂訊號的雙聚體。這解釋了一個長期困擾實驗室研究者的現象:為什麼細胞在實驗室的高氧環境下,比在人體低氧環境中老化得更快?

發現這個開關,還只是序幕。研究人員進一步測試,若直接「關掉」這個開關,會發生什麼事?研究顯示,ATM是誘導並維持複製性衰老的唯一DNA損傷回應激酶,而抑制ATM的活性,竟能讓已衰老的細胞重新恢復正常分裂。洛克菲勒大學細胞生物學與遺傳學實驗室負責人Titia de Lange在Researchers Finally Solve a Decades-Old Mystery About Cellular Aging中表示:「端粒縮短代表了一個非常重要的癌症預防機制。」

這個發現令人振奮,但也讓科學家陷入兩難——如果強行讓細胞跨越衰老這道門檻,是否反而會打開通往癌症的另一扇窗?這正是目前研究者必須謹慎拆解的矛盾。

就在基礎科學悄悄突破之際,抗衰老研究的臨床戰線也正式開打。今年6月,全球抗衰老醫學界迎來了歷史性的一刻。根據Nature在6月9日的World First: Patient Receives High-Risk Therapy to Make Cells Young Again相關報導,一名臨床試驗參與者接受了細胞重新編程療法的注射,目標是讓眼睛中的受損細胞重返年輕。

執行這項療法的是波士頓生技新創公司Life Biosciences。根據Scientific American的報告,這項臨床試驗測試的是一種嶄新方法:啟動三個基因,對老化細胞進行「部分重新編程」,讓它們彷彿重返年輕時的狀態。該公司的平台名為部分表觀遺傳重新編程(PER),利用OCT4、SOX2、KLF4三種轉錄因子,將老化或受損的細胞恢復至更年輕、更健康的狀態。

這個設計的精妙之處,在於它的「剎車機制」。研究人員以一種常見的抗生素「多西環素」(doxycycline)作為療法的開關——患者每日服藥就能啟動細胞重新編程,一旦停藥,整個過程隨即終止。這讓試驗在出現安全疑慮時能夠即時叫停,大幅降低了未知風險。

研究人員刻意只使用四種山中因子(Yamanaka factors)中的三種,略去了與癌症發展關聯最密切的那一個。不過,部分科學家對外界的高度期待感到憂慮。Scientific American引述研究者的說法,「這件事已經吸引了大量炒作。如果試驗出現災難性結果,可能會讓整個領域的未來都蒙上陰影。」

此次試驗的首要目標,是針對青光眼和視神經病變(NAION)等眼疾。目前的治療方式主要針對危險因子(如青光眼的眼壓),卻無法直接修復視網膜神經節細胞的損傷,導致患者往往在治療後仍面臨不可逆的視力喪失。

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就在Life Biosciences忙於臨床試驗的同時,另一個研究方向也傳來好消息。根據ScienceDaily今年5月的報告,西奈山醫學院(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)的科學家,成功在小鼠體內逆轉了造血幹細胞的老化——方法是修復細胞內稱為「溶酶體」的結構缺陷。伴隨血液幹細胞衰老,溶酶體會變得過度活躍、功能受損,引發炎症並削弱身體再生健康血球的能力。透過平息這種細胞「過載」,研究人員成功恢復了幹細胞的青春功能。

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