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科技抗衰老 逐梦长寿路

2023-11-25舒端阳

百科知识 2023年21期
关键词:端粒约翰逊长寿

舒端阳

2023年4月,45岁的亿万富翁布莱恩·约翰逊带着他70岁的父亲和18岁的儿子前往美国休斯顿医学院进行了一次三代换血治疗。治疗开始时,医生从他儿子身上提取了约1升的血液,约为其总血量的五分之一;然后,医生从血液中分离出血小板、红细胞和血清,并将剩余的血浆注入约翰逊体内;接着,约翰逊自己也提供了1升的血液,经过同样的分离程序后,将血浆输给了他的父亲。刚听到这个实验时,你可能会觉得约翰逊一家在进行一种恶性疾病的治疗活动。实际上,这是约翰逊在自己和家人身上進行的一场抗衰老换血实验。

这并不是45岁的约翰逊第一次进行换血实验。在之前的几个月里,他已经多次参与类似的实验,实验中的血液提供者是一位年轻的志愿者。曾经有一段时间流行一种观点,即接受年轻人的血液可以获得某些重要的生长因子,从而让年长的接受者延长寿命。作为在线支付公司Brainchy的创始人,约翰逊财力雄厚,在追求“返老还童”上不遗余力。除了进行换血实验外,他还在2020年开始了一项宏伟的计划—每年花费200万美元聘请一个专业医疗团队,密切关注他体内的各项指标。约翰逊每天早上5点半准时起床,锻炼1个小时,然后服用多种特殊药物,坚持素食,并且每天精确地摄入1977千卡热量。晚上8点半之前,约翰逊会准时入睡。经过一年的严格训练,医疗团队发现他的老化速度比同龄人减缓了24%。现在,45岁的约翰逊拥有37岁的肺活量、32岁的皮肤和28岁的心脏。

约翰逊的故事在美国上流社会引起了轰动,尤其是换血抗衰老实验已成为热门话题,甚至有不少人跃跃欲试。

永生的渴望

“年轻时用时间换钱,年老时用钱换时间。”无论贫富贵贱,每个人都渴望能够长生不老。然而,衰老是不可避免的,如何才能延缓衰老呢?喜欢科幻作品的朋友也许会立刻想到通过冷冻休眠延缓衰老,延长生命。在很多科幻电影中,当主人公需要进行星际旅行时,常常会进入冷冻舱休眠。这种“休眠法”并非只是编剧的奇思妙想,而是具有一定的科学依据。自然界中有许多微生物通过休眠降低新陈代谢率以适应恶劣的环境,一些爬行类动物也通过长时间睡眠来应对寒冷的冬季。科学家受此启发,一直在思考是否可以让身患重疾的人进入休眠状态,待研发出治疗疾病的方法后,再唤醒病人,进行治疗。

1967年,心理学家贝德福德成为世界上第一位冷冻人。在罹患重病后,贝徳福德及其家人决定尝试通过冷冻的方式对抗疾病。他的子女希望待医学技术有了新的突破后,再对父亲进行治疗。医生向贝德福德体内注入了大量的二甲基亚砜(简称DMSO,一种防止细胞在冷冻过程中受损的物质),以保护其体内的器官,然后将其身体放在-196℃的液氮中进行冷冻。然而,这种冷冻技术并不成熟,后来的研究表明,DMSO会严重破坏神经系统。因此,贝徳福德的冷冻实验并未取得成功。

后来的实验证明,人体细胞在-130℃以下就会完全丧失功能。不过,从理论上讲,冷冻人体也并非天方夜谭,只要控制好温度,并保持细胞组织完整,人体是可以在低温下长时间保存的。

在冷冻细胞的过程中,细胞中的自由水可能会形成冰晶,破坏细胞中的组织。目前,科学家主要使用玻璃化冷冻技术防止细胞中冰晶的形成。这项技术利用高浓度的防冻剂CPA在短时间内置换掉细胞中的水分,接着通过快速降温使细胞内的液体变成高黏度玻璃化物质,从而减少冰晶对细胞组织造成的损害。这项技术已经广泛用于卵细胞冷冻和胚胎冷冻上。例如,一位年轻女性正处于事业上升期,生育可能会影响其事业发展。她可以请医生取出自己的卵细胞,经CPA处理后放入液氮中冻存,等到事业有成后再取出冷冻的卵细胞受孕,从而灵活地安排生育时间。

然而,与冷冻卵细胞相比,要冷冻人体并保证全部组织器官不被冰晶破坏,难度非常大。因为这需要向人体注射大量的CPA,而高浓度的CPA具有毒性。即便我们能让所有人体细胞“玻璃化”,成功地将人体冷冻,那也只做到了一半,因为最终我们要将人体解冻并唤醒。解冻过程中要求做到每个细胞均匀受热,否则会导致细胞破损和坏死,这是当前的生物技术无法完成的任务。

为什么细胞会衰老

既然目前追求永生似乎遥不可及,人们开始转而期望能够活得更健康、更长久。为了实现这个目标,我们首先需要回答一个问题—为什么人会衰老?

最早在细胞层面为衰老问题提供解释的是端粒假说。端粒是染色体两端的特殊区域,具有保护染色体的功能。每当细胞分裂一次,染色体也会复制一次。研究发现,每次复制后,染色体的端粒会缩短一点,当端粒缩短到一定程度时,染色体就会停止复制,从而阻止母细胞分裂产生新的子代细胞。当没有年轻细胞补充时,机体会逐渐老去。端粒假说在克隆羊多利的实验中得到了部分证实。然而,近年来的其他克隆研究发现,克隆动物的寿命与所选用的细胞的年轻程度并没有直接关系,可见,该假说存在一定局限性。

目前,表观遗传学能更好地解释细胞寿命问题。表观遗传学是指在基因序列不变的情况下,通过对碱基的甲基化或乙酰化来影响基因的表达,从而调控生物的性状。简单来说,基因组就像电脑的硬件,而表观遗传则是软件,它指示基因组在什么时候表达、什么时候关闭。例如,除了生殖细胞,人体中其他细胞的基因是完全相同的,但脑细胞和胰腺细胞的形态和功能截然不同,这是因为基因在不同时间和不同位点发生了甲基化修饰。

然而,基因在表达过程中很容易受到损伤,并导致断裂。此时,DNA(脱氧核糖核酸)和蛋白质组成的核小体(染色质的基本组织单位,也被称为染色质颗粒)会变得松弛,细胞中的修复蛋白就会移动到断裂处将两段DNA连接起来,实现基因修复。人体中有上万亿个细胞,每分钟会发生数千次这样的基因断裂和修复事件。随着修复次数的增加,一些修复蛋白可能会出现偏差,导致基因错误表达:原本应该表达的基因被关闭,本应关闭的基因却一直处于工作状态。这会导致细胞失去原有的功能,造成机体衰老。

为了证明这一点,生物学家大卫·辛克莱选择了两只基因型相同的双胞胎小鼠进行实验。他利用一种酶以3倍速度加快其中一只小鼠的DNA的断裂。实验进行三周后,他发现这只小鼠出现了行动缓慢、器官衰竭和痴呆等衰老症状。最后,辛克莱对这两只小鼠的DNA进行测序,结果发现它们的DNA完全相同,没有发生任何基因突变。这直接证明了衰老与表观遗传的关联性。

减缓衰老的“秘密”

目前,科學家对衰老的原因有了一定了解,那么是否可以通过减缓衰老的速度来延长生命呢?答案是肯定的。科学家对长寿人群进行了研究,包括他们的基因、饮食和生活习惯。有研究结果表明,长寿人群中存在一个与长寿相关的基因—“Sirtuin基因”。该基因会参与DNA复制时的修复过程,以维持基因的完整和稳定,清除老化细胞,并通过抗氧化作用阻止正常细胞的衰老。普通人也拥有Sirtuin基因,只是在长寿的个体中该基因表达频率更高。为什么在不同人群中Sirtuin基因表达存在差异呢?这与细胞所处的环境有关,当营养充足且温度适宜时,该基因的表达水平较低,反之则较高。此外,某个基因的表达量与NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)有关,NAD+是基因表达过程中某些关键酶的辅酶。科学家在研究长寿人群的过程中发现,NAD+会随着年龄的增加而流失。2018年,大卫·辛克莱进行了一项研究,定期给一只22个月大的小鼠注射NAD+,结果发现这只小鼠的各项生理指标与6月龄的小鼠相当。NAD+的神奇效果使得目前市场上又多了一种长寿保健品。

在过去的200多年里,人类的平均寿命一直在增加,从1960年的50岁左右增长到2022年的73岁左右。这一增长主要得益于不断改善的现代医学技术。从这个角度来看,人类已经找到了延长生命的途径,即通过获得更多、更好的医疗资源延年益寿。

美国卫生部门曾经进行过统计,结果显示,与最贫穷的美国男性相比,最富裕的美国男性的平均寿命要多出15岁。这是因为拥有更多的财富意味着能够获得更好的医疗资源。此外,人们还发现,美国政治家的寿命也更长。有一项研究统计了过去150年间,122位美国政治家的平均寿命。结果发现,与普通人相比,他们的平均寿命要多出14.3岁。政治家之所以普遍寿命较长,是因为他们拥有更好的医疗资源,如专门的医疗保健小组、定期的体检和健康跟踪,这些都是长寿的重要条件。

在现代社会,拥有大量社会资源的人正在想方设法利用科技抗衰老,不惜花费重金“挽留”青春。作为普通人,在资源有限的情况下,我们该如何减缓机体衰老的速度呢?其实,适用于大众的“平民抗衰”方法并不复杂。在日常生活中,我们至少需要做到两点:首先,适当减少食物的摄入,通过控制热量可以使Sirtuin基因保持活跃状态;其次,保持乐观向上的心态和良好的作息规律,适度锻炼,并定期进行体检。虽然衰老是不可避免的,但我们可以通过健康的生活方式和科学的医疗保健延缓衰老,以期望拥有更长久、更充实的人生。

【责任编辑】张小萌

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