長生不老鑰匙「端粒」控制細胞老化 Telomere Control Aging
TVBS
2009年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉:共有三名獲獎者,分別是:伊麗莎白H. 布萊克本(Elizabeth H. Blackburn)、卡羅爾·W. 葛萊德爾(Carol W. Greider)和傑克W.卓斯塔克(Jack W. Szostak),他們的功績是發現了染色體端粒及端粒酶對染色體的保護機制。讓人們知道了「端粒」和「端粒酶」這兩個看似高深莫測的生理學名詞。 「端粒」和「端粒酶」之所以引起人們關注,是因為,據頒獎者的評價,它們的發現,不僅為人類治療癌症提供了新思路,更有可能讓人類長生不老的夢想成真。
這三位科學家解決了生物學的重大問題:在細胞分裂過...
中國工程院院士 分子腫瘤學國家重點實驗室主任
詹啟敏:個性化的治療方案,這個方案在我們國家,在國際上都已經開展了,有些已經在研究過程中取得了很好的成果。
中國工程院院士 中國抗癌協會理事長 郝希山:
現在發現人類基因,有99%以上是相同的,但是它是有差異的,已經發現腫瘤的剛才說的靶點基因藥物,西方和東方是有差異的,現在轉化醫學研究向全球化,所以如何針對它這樣一種特點,針對它腫瘤的特點,進行個體化的量體裁衣式的治療,這是今後發展的方向。 生老病死,這或許是人類生命最為簡潔的概括,但其中卻蘊藏了無數的奧秘。在生物的細胞核中,有一種易被鹼性染料染色的線狀物質,它們被稱為「染色體」。伴隨著人的成長,端粒逐漸受到『磨損』。於是我們會問,這是否很重要?而我們逐漸發現,這對人類而言確實很重要。」人們知道,端粒不僅與染色體的個性特質和穩定性密切相關,而且還涉及細胞的壽命、衰老與死亡等等。簡單地說,端粒變短,細胞就老化。相反,如果端粒酶活性很高,端粒的長度就能得到保持,細胞的老化就被延緩。
不過需要指出的是,近年來陸續有研究發現,端粒和染色體等雖然與細胞老化有關,進而影響衰老,但並非唯一的因素,「生命衰老是一個非常複雜的進程,它有許多不同的影響因素,端粒僅僅是其中之一」。「這是有關人類衰老、癌症和幹細胞等研究的謎題拼圖中重要的一片」,新聞公報說,「他們的發現使我們對細胞的理解增加了新的維度,清楚地顯示了疾病的機理,並將促使我們開發出潛在的新療法。」
它是利用基因美療技術將製成的復合端粒營養物質透皮輸入皮膚的技術,由端粒美白因子的介導,對深層皮膚細胞的遺傳物進行營養的一種全新抗衰美療技術。30天改變皮膚;60—90天到達微循環系統;2.8年到達骨骼系統,是不打針,不吃藥,不創傷,不破皮,不污染,不添加,是綠色整體抗衰老產品!逆轉青春,延緩衰老。
當端粒變短的時候,細胞就開始老化。相反,如果端粒酶一直保持較高的活力,則端粒的長度就能保持下去,而細胞衰老的進程就會被推遲,這種情形可見於癌細胞:一類屬於永生的細胞。相比之下,某些遺傳病的機制正是因為端粒酶有缺陷、從而導致細胞受損的緣故。本屆諾貝爾生理學及醫學獎對此予以獎勵,等於宣布人類發現了細胞生長的基本機理,這一科學發現,將加快人類研究全新的疾病治療方案的步伐。
那麼,端粒和端粒酶到底是個什麼東西?它們又是怎樣控制人類的生命進程的?端粒酶與端粒之間的關係意義在哪裡?
「端粒」其實就是人的壽命鍾
在細胞分裂時,染色體如何完整地自我複製以及染色體如何受到保護以免於退化。這三位諾貝爾獎獲得者已經向我們展示,解決辦法存在於染色體末端——端粒,以及形成端粒的酶——端粒酶。」
端粒和端粒酶,這兩個詞對普通人來說非常陌生,但北京大學醫學部的童坦君院士告訴記者,實際上,在醫學界,這兩個詞語並不新鮮。
1938年9月,在美國麻薩諸塞州法爾茅斯鎮的伍茲霍爾海洋生物學實驗室,著名遺傳學家穆勒發表了一個名為《染色體重置》的講演。在講演中,穆勒提出,末端基因一定具有某種特殊的功能,即可以對染色體的末端起到封閉的作用。從某種意義上講,如果染色體不被這樣封閉,染色體就不會持續存在。為了區別於其他的基因,穆勒第一次採用了Telomere(端粒)這個詞。
「Telomere的字面意思是末端的部分,翻譯成中文,就成了『端粒』。也有人翻譯成『染色體端區』,後一個翻譯可能更易於普通人理解。」為了說清端粒,童坦君院士還打了幾個形象的比方,「有人把端粒比喻成鞋帶兩頭的塑料套子,有了它,鞋帶頭子就不會被磨損;也有人把端粒比喻成染色體頭上的一頂高帽子,起到保護染色體的作用。」
端粒究竟是怎樣保護我們的染色體的呢?
端粒磨損盡了人也就死了。
在生物的細胞核中,有一種易被鹼性染料染色的線狀物質,它們被稱為「染色體」。正常人的體細胞有23對染色體,染色體攜帶著遺傳信息,它們對人類生命具有重要意義。生命的形成發育和成長,就在於細胞的不斷分裂。
「細胞的分裂是個奇妙的過程,每一個新細胞都會完整地將染色體攜帶的遺傳信息複製過來。這個複製的過程,就是人類漸漸長大的過程。當然,一個人的生長,不可能永無止境進行下去。」江蘇省人民醫院老年內科的丁國憲主任告訴記者,「早在四十年前,細胞學家海弗列克(Hayflick)就發現,每一種細胞都有一定的壽命,它們在分裂到一定代數後,就停止分裂,趨於死亡。人的生長也就停止,死亡到來。」
而細胞之所以停止分裂,就和端粒的磨損有關。
科學家對患有早衰綜合徵的兒童的成纖維細胞進行體外培養後發現,其端粒長度與正常的相比,明顯變短,這與細胞的複製能力降低相一致。另一種遺傳疾病——唐氏綜合徵,已被認定為早老樣綜合徵,通過對唐氏綜合徵患者外周血淋巴細胞的檢測,科學家發現,其端粒的磨損程度是同齡正常人的三倍之多。
對這些病症以及其他加速衰老病例的深入研究,證明人的衰老,的確和端粒的磨損有著密切的關係。
因此,當人類從胎兒到兒童,再到成年老去,在外表和器官老去的同時,掌管生命長度的端粒,也在不知不覺中耗盡。
人體器官衰老的速度為什麼不一樣 ?
正常人二倍體成纖維細胞在體外培養是隨代數的增加,細胞中的端粒以一定的速率縮短,DNA每複製一次,端粒就縮短一段。人體的其他細胞,例如血細胞與皮膚細胞端粒長度也隨著年齡的增加而縮短。例如,每增加一歲,外周血淋巴細胞端粒長度平均縮短35bp(鹼基對,它常被用來衡量DNA和RNA的長度)。
人體的細胞一般有大約10000bp,總的看來,對於處在複製狀態的體細胞而言,其端粒丟失的速度在體外平均為30-200bp/次細胞群分裂,在體內約為10-50bp/年。當端粒被磨損耗盡時,染色體失去了保護傘,細胞也就死了。「不同的細胞,端粒縮短的速率不盡相同。這也能很好地解釋,為什麼人體的各個器官衰老的速度會有差別。」
當然,端粒與染色體之間的關係也意味著,如果在細胞分裂的過程中,端粒能夠得到保護並被及時修復,維持原來的長度,染色體就永遠充滿活力,而人就能永遠活下去。
這個夢想有可能實現嗎?怎樣才能修復受損的端粒呢?
端粒酶可以讓端粒「堅固耐磨」
科學家在研究中發現,細胞中存在一種特殊的逆轉錄酶——端粒酶。端粒酶是一種核糖核蛋白,它是以RNA為模板合成DNA的酶。端粒酶的存在,能夠修補DNA複製的缺陷,讓端粒不會因細胞分裂而有所損耗,使得細胞分裂的次數增加。因此,細胞中的端粒酶越活躍,端粒的長度就越能維持。
科學家的發現,似乎為人類的醫學研究指明了一個方向:如果讓細胞中的端粒酶永遠保持活力,人類長生不老的夢想就有可能實現!