我们距“逆龄生长”还有多远 ——斯坦福大学研究人员对于干细胞的新研究

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Vittorio Sebastiano是斯坦福大学生殖生物学的研究教授。照顾干细胞(Stem Cell,一种未充分分化、尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为“万用细胞”)是他每天的工作内容之一。他有一个雄心勃勃的目标:逆转人类的衰老。以下,是知名杂志《鹦鹉螺》对 Vittorio Sebastiano教授的采访记录:

1. 你的工作对衰老研究有什么影响?

通常情况下,细胞功能重编过程与细胞老化过程同时发生。我正在研究是否可以把两者分开。我的假设是:我们可以诱导细胞回春(cellular rejuvenation)而不改变它的功能。 如果我们能够做到这一点,我们可以开始考虑延缓衰老的可行方法。

2. 功能重编(functional reprogramming)与老化重编(aging reprogramming)有什么区别?

皮肤细胞表达某些蛋白质(比如保护皮肤的角蛋白),干细胞负责代谢,这些都属于细胞的特异性功能。

细胞功能重编后,它将是功能完全不同的另一种细胞。然而,年龄只是细胞的有用程度,老化重编不改变细胞的功能、性质。年轻的角质形成细胞比年长的角质形成细胞更年轻,但都是角质形成细胞。

如果将一种完全致力于某种功能的老化细胞的细胞核移植到卵母细胞中,它将变为一种多功能胚胎细胞。这意味着它恢复到了最年轻的状态,并可以成为身体的任何一种细胞。这让我很震惊。

3. 如何培育多能细胞(pluripotent cell)?

培育多能细胞有两种方法。一种是体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer):

将非多能细胞(如肝细胞或或者任何其它细胞)的细胞核分离出来并移植到一个被剥夺了自身细胞核的卵子中。这将产生重组胚胎,其细胞质是原始卵细胞的细胞质,细胞核是被分离的非多能细胞的细胞核。由于胚胎细胞天然具有多能性,所以,将胚胎放入培养皿中可以建立多能干细胞系。

此外,三年前获得诺贝尔奖的日本研究员Shinya Yamanaka展示了另一种被称为“诱导性多能干细胞(iPS)”的技术。他表示,如果花几周时间提高非多能细胞四种特定转录因子的表达,则可以创建一个胚胎样程序,并以某种方式消除细胞的表观遗传记忆,使它们更年轻。

4. 我们距离在治疗中使用多能性诱导还有多远?

首次使用iPCS的临床试验即将进入第一和第二阶段。但是,当涉及临床试验的应用时,必须考虑很多并发症,所以进程会有些慢。未来,将有更多的临床试验基于iPSs。 例如,我正在与一个基于iPS的平台合作,治疗称为大疱性表皮松解症的皮肤病。我们正试图在接下来的几年中将其推向临床前阶段,如果顺利,我们将有可能开始进入I期临床试验阶段。

5. 为什么多能性会随着细胞的成熟而丧失?

多能性(pluripotency)只是细胞生长中的一个暂时特性,如果不能被严格控制,将成为生命体的威胁。人体如果失去控制多能性的能力,细胞则开始制造异位(或异常)的组织、器官以及肿瘤样肿块。但是,如果从体内提取细胞并将它们放入培养物中,多能性可成为细胞的组成特征。作为一种人工制品,多能性可以在体外维持。

6. 生殖细胞对衰老具有免疫力?

是,也不是。它们肯定会老化,但与其它细胞的老化程度不同。

90岁的男性仍然有生殖细胞和精元干细胞,虽然与30岁男子的精子明显不同。然而,与身体其它细胞的老化程度相比,它们要轻微的多。

由于卵巢中没有生殖干细胞,缺乏保持年轻的分子程序,女性的细胞随着年龄的增长而老化。 但是,一旦卵子和精子结合,就有一个老化擦除机制(aging erasure mechanism),这具有胚胎特异性,其原理我们尚不了解。

7. 为什么要把功能重编和老化重编分离?

体细胞核移植和iPS衍生的实验清楚地表明:功能重编和老化重编可以实现。但是,这些技术的效率非常低,重编至胚胎期的过程还可能导致致瘤细胞,不能被用作全身抗衰老措施。

如果我们能够将这两种类型的重编分开,在不触及细胞功能的情况下实现年龄重编。那么,原则上,我们可以将年龄重编应用于体内的每一个细胞并使其恢复活力。

8. 你将采用什么技术实现功能重编与老化重编的分离?

我的实验室正使用一种非常类似于iPS派生的方法进行分离。与IPS相比,我们可以在非常短的时间内以非常可控的方式进行重新编程。

我们发现,通过这种方法,我们可以消除或恢复大量的细胞衰老,同时保持细胞的功能不变。 我们还发现,与iPS衍生不同,我们的恢复过程非常有效,并适用用很多细胞。我们希望,有一天我们可以找到一种方法将其应用于身体的所有细胞。

9. 是什么启发你去探索这个问题?

我们受到繁殖成就复兴的启发。每个物种新生的个体都是全新的、年轻的。否则,生命将在几个繁殖周期内灭绝。其具体原理我们尚不清楚,可能是生殖细胞中某种特殊的机制可以延缓其衰老过程,也可能是胚胎设置的重编机制,或两者结合。

可以肯定的是,繁殖是细胞衰老和功能重编的自然过程。如果我们能够理解繁殖重新调整细胞时钟的机制,我们也许可以将这两种机制分开,并用它来重置细胞的时钟,作为衰老和衰老相关疾病的治疗方法。

10. 如何看待年龄逆转的伦理问题?

20世纪80年代时,使克隆动物成为可能的核转移技术令人担忧。另一方面,来自核转移实验的知识导致诱导性多能干细胞(iPS)的发现。现在,人们并不担心我们会克隆人,并且每个人都对iPS在再生医学的运用而感到兴奋。

抱负是远大的,潜在的应用却可能是戏剧性的。诱导性多能干细胞(iPS)的发现但这并不意味着我们会变得不朽。 毕竟,无论如何,我们终有一死。 我们只是更好地解决老龄化问题,开发更好的药物,让人们更快乐,更健康。

原文链接:http://nautil.us/issue/57/communities/does-aging-have-a-reset-button

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