逆转衰老,回拨生命时钟,从实验室研究到人体实践
一百多年来,得益于卫生的改善、营养的加强、疫苗的应用,以及抗生素的出现,人类的寿命已经获得了极大的延长。根据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)的数字,1900年全球人口的平均寿命只有31岁,即使在最富裕的国家也不到50岁。而到了2015年,平均寿命达到了72岁,在日本甚至高达84岁。
DNA研究已经找到了影响人类衰老和寿命的基因,过去二十年来,科学家们也在不断揭示衰老相关的分子机制,这让他们有机会去延缓、甚至逆转衰老过程。科学家们已经可以延长酵母、圆虫、小鼠的寿命,那么,人类呢?
衰老:一种生物学过程而已,可以操控
传统观点认为,衰老注定是会发生的,即使医学界和科学界专业人士也一直认为衰老跟疾病是两个概念,并不像肝癌那样是身体出了问题。
美国华盛顿大学的生物学家Matt Kaeberlein是健康老龄化和长寿研究所的所长,他的体会是,某种程度上来说,他要做的是改变观念:“我们这一行所面临的一个巨大挑战是说服那些并非科学领域的人,衰老只是一种生物学过程,因此,可以通过遗传学或药物来加以改变。”
而正因为衰老被认为不是种病,因此迫使那些想要获得资金支持研究“抗衰老药物”的科研人员不得不找一种特定的疾病来检测药物效果。老年人常见的疾病,动脉硬化、关节炎、心脏病、癌症、糖尿病、阿尔茨海默病就成了衰老的“替代品”,用来检验实验药物。衰老被人为拆了一片片“拼图”,研究人员希望通过每解决一种衰老相关疾病,掌握其背后的机制,最终拼成完整的“拼图”,并证实衰老是可以、也应该被改变的。
如果你从六七十岁就开始衰老了,而周围的人都活到了200岁,那你这种情况就会被命名为“**病”,这也说明事物的普遍程度影响了我们的判断——长久以来,正是由于衰老是普遍现象,我们才认为这是生命的自然过程,从而坦然接受了这一点。
有些人会从人道主义角度出发,质疑“治疗衰老”是否有意义。美国加州圣塔克拉拉大学的伦理学家Brian Patrick Green就认为:尽管延长人类寿命本身没什么错,但的确会带来一些风险。他担心,富裕国家的人将从中受益,而发展中国家的人仍会早早去世。而且,人活得越久,消耗的资源也会越多,从而引发巨大的社会和环境危机。
一些实验室证据已经提示我们,某些药物具有抗衰老作用。该领域的科学家们也在跃跃欲试,打算在实验室研究的基础上再进一步,跨越到人体试验上。
三种极具潜力的药物
1、雷帕霉素(Rapamycin)
雷帕霉素常被用来抑制免疫应答,比如会用在器官移植受者身上来预防排异反应。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)就是这种药物抑制的靶点,从酵母菌、果蝇到小鼠,mTOR都是影响衰老的信号通路上的组成部分。这种蛋白会感知周围环境,比如细胞是否获得了足够的营养。如果环境条件良好,mTOR就发出信号,让细胞生长、增殖;如果不好,它就不让细胞增殖,以便让细胞活得久一些。
雷帕霉素之所以有助于延缓衰老,可能是通过加速衰老细胞的清除来实现的。在体内,受损细胞的归宿有2种:①凋亡,细胞自杀;②衰老,细胞停止分裂,并发出信号引起免疫应答。这对机体处理外伤是很有用的,然而,当一个人上了年纪以后,清除衰老细胞的机制就会变得没那么高效,这些细胞就堆积了起来,由此,多种组织都会长期处于炎症状态,而这又是很多疾病的风险因素,比如心脏病。而雷帕霉素可以刺激自噬——一种对衰老细胞的清除机制,这对一些疾病可能是很有用的,比如阿尔茨海默病和帕金森氏病,当患有这两种病时,脑中都有斑块堆积。或许可以说,抑制mTOR可能对所有的衰老相关神经退行性疾病都有帮助。
2017年,发表在《GeroScience》上的一篇文章报道了对24条狗的研究结果,发现仅仅是10周的雷帕霉素治疗,就改善了狗的心脏功能。这项研究由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health,NIH)资助。该研究团队还发现,雷帕霉素对小鼠也有同样的效果,证实该药对多个物种都有效。该团队研究人员之一——华盛顿大学生物学家Matt Kaeberlein,还打算给500条狗用5年的雷帕霉素。此前,研究显示该药能将小鼠寿命延长30%~40%。之所以用狗,是因为狗的生活环境与人最为相似,它们跟人同处一室、吸着二手烟、喝着自来水,有时还跟人睡一个床,对狗的研究可以在类似人类生活的条件下,检测雷帕霉素的作用,这比实验室研究向前迈进了一大步。
2014年,瑞士药企Novartis测试了一种雷帕霉素衍生物RAD001对免疫衰老(免疫系统的功能随年龄增长而衰退)的作用,研究显示,RAD001能修复老年人的免疫功能,在使用了RAD001后,老年人对流感疫苗产生了更有效的应答。这也是第一次证实雷帕霉素在动物实验中表现出的抗衰老作用,在人体也同样适用,只不过这次是通过证实其对免疫功能的作用来证实其抗衰老作用。现在,从Novartis分拆出来的resTORbio公司(位于美国麻省·波士顿)正在对该药开展另一项研究,探讨该药是否能帮助老年人预防肺部感染,预计2018年下半年出结果。
2、二甲双胍(Metformin)
雷帕霉素并不是唯一一个被探究“抗衰老”作用的药物,另一个候选药物是二甲双胍,糖尿病患者所服用的一种口服药物。像雷帕霉素一样,二甲双胍也抑制mTOR,但在抗细胞衰老方面还有一些独特的作用:增强自噬、降低组织炎症、减少DNA损伤。
阿尔伯特·爱因斯坦医学院(美国·纽约市)衰老研究所的遗传学家Nir Barzilai正在为二甲双胍抗衰老研究寻求资金支持。
研究人员已经发现:服用二甲双胍的糖尿病患者,心脏病和癌症的发生率都要比没有糖尿病的人低,而且,认知受损也较少见,最重要的是,寿命还更长。正如Barzilai所说:“当你在细胞水平控制住了衰老,那么同时也控制住了很多其他东西。”
3、sirtuin
除了Novartis,英国药企GlaxoSmithKline(GSK)也对抗衰老研究表现出了兴趣。2008年,GSK给一家美国药企Sirtris Pharmaceuticals投资7.2亿美元,这家公司由哈佛医学院的遗传学家David Sinclair创立,他也是Paul F. Glenn衰老生物中心的联席主任。这家公司一直致力于找到一种分子,来激活编码sirtuin蛋白的基因。因为这种蛋白被发现在线虫、果蝇及酵母中都有延缓衰老的作用。这家公司最开始的候选化合物是白藜芦醇,但并没有成功。随后,2013年该公司被GSK收购,现在sirtuin研究是由GSK的James Ellis领导,像其他抗衰老领域的研究一样,他们研究的也并不是化合物对衰老本身的作用,而是对各种炎性疾病的作用。
饮食+运动+社会关系也能实现
药物并非延缓或逆转衰老唯一的办法,健康饮食、锻炼以及良好的社会关系都可以使人活得更久、更健康。
美国加州大学衰老、代谢与情绪实验室的精神病专家Elissa Epel打算研究这三者与衰老分子标志(如端粒长度)之间的关系。端粒位于染色体末端,该区域是重复的DNA序列,负责保护染色体的完整性。随着细胞分裂、衰老,端粒会逐渐变短,那些罹患导致端粒变短疾病的患者(如痛风患者),也会衰老得更快。好消息是,有研究显示:端粒的缩短能够被延缓,在某些条件下,端粒甚至能变长。
锻炼、饮食、减轻社会压力对衰老的分子机制(如端粒)有什么影响,还有待研究证实,目前只是观察到了这样的现象:长端粒预示着患病风险较低,有些端粒长的人寿命更长,但并非所有长端粒者都如此。然而,是否延长端粒就能让人更健康、更长寿,这方面的证据仍是空白。
人类寿命会被改写吗?
如果以上这些抗衰老研究都成功了,那么人类以后寿命会是多长呢?
虽然人类的基因决定了人类寿命的极限在120岁左右,但随着干细胞和3D打印的发展,人造器官已不再是天方夜谭,纳米机器人也可以进入机体修复细胞,CRISPR技术可以操纵人的DNA,这是否能让我们的寿命延长数十年甚至数百年呢?英国老年医学专家Aubrey de Grey就大胆猜想,人类以后可以活千年以上;未来学家Ray Kurzweil认为,未来30年里,人类将与机器合二为一,寿命将接近永恒。
回到现实,大多数人可能更在意的是健康的长寿,因此,让老年人少受疾病困扰才是更现实的目标,这不仅有益于个体的生活质量,而且有益于整个社会经济,毕竟投入疾病医疗的资源可以由此减少。所幸,大多数抗衰老研究也并非是为了寻求长生不老,主要目的还是延长“健康寿命”,也就是无病、精力充沛的状态,推迟衰老,如果还能让人寿命延长一二十年就更好。生物学家Matt Kaeberlein说:“如果我们能让人多保持健康20年,那将比生物医学在过去50年所取得的所有成绩都更有价值。”
参考文献:Nature 2017;552:S57-S59