返老還童真能實現?科學家讓細胞年輕“30歲”,如何做到的?
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(資料圖)
返老還童,這個夢幻般的概念自古以來就深深地扎根在人類的心靈深處。 無數文學作品和傳說都描繪了那個神秘的時刻,當歲月的痕跡被抹去,生命力重新煥發,人們恢復了年輕的容顏和活力。如今,科技的進步和人類對永生的渴望交織在一起,返老還童的夢想正在變得越來越真實。
如果我們能夠回到自己最年輕、最光彩照人的時刻,重拾年輕的心態和活力,那將是多么令人興奮和振奮的事情! 疲倦的身體將重新煥發出年輕的活力,皮膚上的皺紋被撫平,頭發變得濃密而有光澤,我們將再次感受到青春的力量。 返老還童似乎是一個不可思議的奇跡,但現實中的科學家們正在努力將這個夢想變為現實。
近年來,醫學和生命科學的研究取得了令人矚目的突破。 我們已經能夠延長壽命,治愈許多過去被認為不可治愈的疾病。 然而,返老還童的目標一直是科學界最大的挑戰之一。如何逆轉歲月的侵蝕,修復受損的細胞和組織,讓人們重新獲得年輕的身體和心靈,這是一個復雜而艱巨的任務。
然而,最近的研究表明,我們正朝著實現返老還童的目標邁出重要的一步。 科學家們通過實驗讓細胞年輕了“30歲”! 他們是怎么做到的?我們真有可能返老還童嗎?
返老還童的關鍵
人體內有一類具有特殊能力的細胞,其主要特點是可以自我更新和分化為多種細胞類型,它就是干細胞。 干細胞英文名為stem cell,其中stem 的意思是樹干、莖干。 這個詞語非常精準地描繪了干細胞的能力,樹干不能像樹葉一樣進行光合作用,但在樹葉衰老掉落后,它卻能孕育出新的樹葉。
干細胞具有自我更新的能力,即能夠不斷地進行細胞分裂并產生新的干細胞。 這使得它們能夠長期存在并不斷提供新的細胞。而且干細胞具有多能性,可以分化為多種細胞類型,包括心臟細胞、神經細胞、肌肉細胞、骨細胞等。 這使得它們在組織和器官的發育、修復和再生過程中起到關鍵作用。
成年人體內的干細胞在維持組織功能和修復受損組織方面發揮著重要作用。當組織受損時,干細胞可以被激活并分化為所需的細胞類型,參與修復和再生過程。然而細胞是會老化的,當它分裂到一定程度的時候,就不再具備分裂的能力。而且從胚胎到成年,干細胞會已經分化為特定的細胞類型,如心臟細胞、肌肉細胞等,這些細胞不再具有干細胞的多功能性。 換言之,人類若要實現返老還童,干細胞的作用是關鍵,我們必須想辦法重新激活干細胞的多功能性。
獲得諾貝爾獎的研究
在過去,科學家們普遍認為干細胞只存在于早期的胚胎階段,而成年人的細胞已經定型,無法再恢復其多能性(可以分化成各種細胞類型的特性)。然而,山中伸彌的研究徹底改變了這一觀點。
他的突破性發現是在2006年,他成功地將成年人的體細胞重新編程,將其轉化為類似于胚胎干細胞的狀態。 這些重新編程的細胞被稱為誘導多能干細胞(iPSCs),可以分化為體內的各種細胞類型。這項研究不僅具有重大的科學意義,也具有巨大的醫學潛力。
通過山中伸彌的成果,科學家們不再需要依賴于使用胚胎干細胞進行研究和治療。相反,他們可以使用成年人自己的細胞, 通過重新編程獲得iPSCs,并在實驗室中將其分化為需要的特定細胞類型,如心臟細胞、神經細胞或肝細胞等。 這為個體化醫學和再生醫學帶來了巨大的希望,因為研究人員可以利用患者自身的細胞進行治療,避免了免疫排斥等問題。
山中伸彌的工作對醫學領域產生了深遠的影響,并為干細胞研究開辟了全新的方向。他的成果為開展疾病治療、藥物研發和疾病模型建立提供了強大的工具和方法。 因此,他因其在干細胞領域的突出貢獻,被授予了諾貝爾醫學獎的榮譽。
而能夠將正常體細胞逆轉成干細胞,也意味著返老還童變成可能。 基于山中伸彌的研究成果,科學家們繼續研究,在這十幾年里又有突破,英國生物學家迪爾吉特·吉爾博士(Dr. Diljeet Gill)已經證明:細胞能夠重獲活力,衰老的細胞也能重獲青春!
讓細胞年輕“30歲”
吉爾博士的研究團隊發明了一種新的編程法,相較于山中伸彌的老方法,他們能夠更快進行編程,從長達50天的變成縮短到了13天,并且能夠讓原細胞在變成干細胞的前一刻停止。也就是說他們能保持原細胞的功能的同時,使其重新變得有活力。
據了解,衡量細胞的重煥活力和年齡變化主要有兩個指標: 表觀遺傳學的時鐘(Epigenetic Clock)和轉錄組(Transcriptome)。
表觀遺傳學是指影響基因表達的非DNA序列的遺傳修飾,例如DNA甲基化和組蛋白修飾。 表觀遺傳學的時鐘是一種基于這些遺傳修飾的方法,通過測量細胞中的特定表觀遺傳標記,來推測細胞的年齡。 這些標記會隨著時間的推移而積累,形成一種“時鐘”,可以用來估計細胞或組織的生物學年齡。通過比較實際年齡和表觀遺傳學時鐘的預測年齡,可以評估細胞的重煥活力和年齡相關變化。
轉錄組是指細胞中所有基因的轉錄產物(mRNA)的集合。 轉錄組可以提供有關細胞當前基因表達狀態的詳細信息,因為不同的基因在不同時間和條件下會以不同的水平進行轉錄。 隨著時間的推移,細胞的轉錄組會發生變化,其中某些基因的表達水平可能會下降或衰退。通過比較年輕和老化細胞的轉錄組數據,可以發現與細胞衰老相關的基因表達變化,進而評估細胞的重煥活力。
通過這兩項指標,吉爾博士發現: 細胞的年齡年輕了“30歲”!如果這項研究能夠直接落在人體身上,那么這個人的身體將會年輕30歲,真正的實現返老還童! 為了測試這種方法的有效性,研究團隊緊接著測試了返老還童細胞的活力。結果發現這些細胞相較之前能產生更多的膠原蛋白,并且它們能夠迅速地移動到傷口處。
未來的展望
令人遺憾的是,細胞編程的方法暫時還無法直接作用于人類, 在未來實際上也很難實現對人體直接進行編程,但這項技術仍有強大的現實意義。
它將能夠更為有效地配置細胞,未來人工培育器官移植將變得容易。同時這項技術未必不能實現返老還童。吉爾博士所在的研究所負責人表示: 我們目前還不知道細胞重獲活力背后的機制,在未來的研究中我們或許能夠識別出哪些是控制細胞活力的基因,從而針對這些基因抵抗衰老。 也許在那時,我們就可以實現返老還童了。
結語
返老還童,這個概念令人心生向往和想象。在過去,人們普遍認為細胞的定型意味著無法逆轉的衰老和功能喪失。然而, 隨著干細胞研究的不斷進展和科學家們的努力,我們正逐漸揭開細胞重編程的奧秘,為返老還童的實現帶來了新的希望。
山中伸彌的研究標志著細胞重編程的重大突破。通過重新引導成年細胞回到干細胞狀態,他們打開了細胞多能性的大門。 這項技術被稱為誘導多能性,為研究人員提供了重新塑造和重建細胞的能力。 然而,重編程的過程并非一帆風順,時間和效率一直是挑戰。因此,吉爾博士等人的成熟期瞬時重編程的研究成果給我們帶來了新的希望。
成熟期瞬時重編程的突破使得細胞重編程的過程更加高效和迅速。 從長達50天縮短到僅需13天的時間,大大提升了重編程的效率。 更令人興奮的是,他們并沒有讓細胞直接回到干細胞狀態,而是在干細胞前停止,讓細胞保留了原始的身份和功能。
返老還童的夢想,或許終將成為現實,引領我們進入一個更加充滿希望和活力的未來。
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