人类返老还童的一大进步,通过“异体共生”,发现其关键因素

每个人都渴望着永恒的生命和不老的容颜。人类探求永生的历史也是十分悠长,无论是在西方还是在东方。在中国的文化中,有着许多有关修行永生的方法,比如夺舍、辟谷、炼丹等一系列玄而又玄的东西,在西方同样也有有关永生的传说,比如吸血鬼的传说。但是这些方法只存在于神话传说之中,没有科学依据证明这些方法到底是否可行,可是我们下面提到的实验,却为人类研究永生,返老还童,提供了一条新的思路。

通过换血实现重返青春‍

这个实验的名字叫做异体共生,这个实验将两种不同特性,不同状态的动物连接在一起,让它们共享相同的血流,以此研究血液中哪种物质会影响身体健康。这项实验最早是1864年法国科学家paul bert 提出的,这项实验的操作就是将两只小鼠的皮肤和肌肉缝合到一起,让两只小鼠血液循环系统连接到一起,借此探求血液循环对于生命体的影响。

图为异体共生实验示意图

1956年康奈尔大学的Clive McCay,将这个实验带到研究衰老的领域。Clive McCay将一只年老的鼠和年幼的鼠进行结合,结合的小鼠存活了9~18个月后,科学家惊奇地发现老年鼠的骨骼重量和骨密度接近年幼动物。但这项实验并没有探明重返青春的真相,实验过程中的一些小鼠出现了排异现象,再加上受限于当时的实验条件,很多小鼠都出现了死亡,实验只能被迫中止。

图为实验示意图

进入21世纪,随着实验技术的成熟,斯坦福大学的Thomas Rando又开始进行异体共生实验。Thomas Rando将老年小鼠的肌肉和肝脏破坏掉,并将它和年轻的小鼠连接在一起,实验结果令人欣喜,这些受伤的老年小鼠,经过和年轻小鼠的连接之后,老年小鼠的肌肉和肝脏都恢复到更年轻的状态。这些接受异体共生的老年动物,他们的大脑,肌肉都变得更年轻。

图为实验数据

2014年斯坦福大学的Tony Wyss-Coray进行实验,往老年小鼠体内注射年轻的血浆后,老年小鼠的负责学习记忆的海马体出现了更多的精神连接,它们的记忆力在接受注射后也得到提升,甚至不使用小鼠的血浆而使用人类的血浆,只要血浆贡献者足够年轻,就可以起到提升记忆力的作用。

血液中的灵丹妙药‍

通过这个实验证明了这种给老年小鼠注射年轻血液的方式确实能让它们“重返青春”。下一步就是探明其背后的原理,到底是什么元素导致“重返青春”。

于是科学家又对血液中的成分进行了再次研究,首先科学家将血浆和血细胞分离,分别注射到老年小鼠的身体里,看看到底是什么元素在起作用。实验发现是血浆中的某种元素在起作用,为了缩小范围,科学家继续进行实验,科学家将血浆加热,使蛋白失去活性再注射到老年小鼠中,发现血浆“返老还童”的作用消失了。同时通过透析去除小分子的的血浆仍然有效。

这说明血液中起到“返老还童”作用的元素是某种蛋白质。

确认了是哪种蛋白在起作用,于是科学家就开始了排查工作,到底是哪种蛋白导致的小鼠重返年轻,通过实验筛选出4种蛋白质分子可能是决定“返老还童”的秘密。

1、CCL11

2011年,Tony Wyss-Coray发现,将年轻小鼠与年老小鼠进行异种共生实验之后,结合后小鼠的记忆力和空间学习能力下降。他们鉴定出一种蛋白——CCL11,这种蛋白质会影响到小鼠的记忆力和神经元的生长。

图为实验数据

2、GDF11

2014年,哈佛大学干细胞研究所研究员Amy Wagers和Richard Lee通过实验发现一种叫做GDF11(growth differentiation factor 11)的蛋白。这种蛋白会随着动物年龄的增长,逐渐减少,而这种蛋白有着决定动物神经的再生,肌肉和心脏的健康状态,抗衰老的作用。

2015年,诺华生物医学研究所的David Glass对这种细胞的作用提出了质疑,他们通过实验发现,小鼠身体中的GDF11会随着年龄的增长而增多,这种蛋白还会阻止骨骼肌的再生,GDF11也会使小鼠的衰老速度加快。

在此之后,天普大学(Temple University)的Steven Houser教授也通过实验证明了GDF11不具备抗衰老的作用,还会导致小鼠的消瘦和早逝。

图为GDF11

3、TIMP2

2017年,Tony Wyss-Coray和同事们进行了一项实验,向小鼠体内注射几种不同的蛋白,测试哪种蛋白在起着有关衰老的作用。结果实验人员发现了一种蛋白:TIMP2,这种蛋白会随着年龄的增长而减少,将血液中的TIMP2去出之后,血液就不能起到改善老年小鼠的记忆的作用了。

TIMP2

4、VCAM1

2019,Tony Wyss-Coray又通过转录组学和免疫组学分析鉴定出了一种新的存在于血脑屏障上的蛋白VCAM1。这种蛋白存在于小鼠和人类的大脑内皮细胞中,年龄越大,这种蛋白的表现就越活跃,这种蛋白还会影响到小鼠海马体的新生神经元生成。

图为VCAM1

决定衰老的基因

研究衰老遗传学的教授,Linda Partridge通过对果蝇进行分析研究,在果蝇身体内发现一种名叫里奇的基因,研究发现如果破坏这种基因,会将果蝇的寿命延长30%,这种基因不仅可以起到延长生命的作用,还可以让果蝇变得更健康, 果蝇的身体能力也得到了提升,衰老后的身体也比没经过实验的个体更健康。在接下来的实验中,Linda Partridge发现老鼠也有这种类似基因,叫做胰岛素受体底物-1,将这种基因破坏掉之后,老鼠的基因也会得到延长,同时变老的老鼠患老年病的几率也会降低。

其实在人体中也有类似的基因,但是人体基因的组成是十分复杂的,这种基因没有被人体淘汰,说明这种基因一定会有它存在的原因的,这种基因在早期生物中起到也很重要的作用,贸然破坏这种基因很有可能会引发意想不到的灾难。

通过科学家的实验证明了年轻的血液和基因上的研究确实能让年老的动物在一定程度上“返老还童”,但是我们还远远没有破解“返老还童”的密码。有抗衰老的作用的蛋白,它到底是如何实现抗衰老的功能?这些抗衰老的物质,到底有没有副作用?触发抗衰老的机制到底是什么,是有益物质的增多延长了寿命,还是有害物质的减少让人重返青春?这一系列的谜团还有待科学家解开。

目前这种实验离实现在人体上还有很遥远的距离,它还停留在动物实验的阶段,人类的基因组成并不是简单生命体的放大,在动物身上实现了抗衰老的实验,将这实验结果带入人体又是一条漫长的路,人类追求身体秘密的脚步还在继续。

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