长生不老的蠕虫抗拒老化

诺丁汉大学的研究者们展示了蠕虫的物种如何克服老龄化进程,以实现长生不老的可能。

作为生物技术与生物科学研究理事会(BBSRC)和医学研究理事会(MRC)资助的部分项目的研究发现刊登在《美国国家科学院院刊》上。它为揭示减轻人体细胞的衰老以及与年龄有关的特征带来了希望。

科学家们惊讶于涡虫无限的再生能力。学者们研究了他们替代老化或受损组织和细胞的能力,以了解它们长寿的机制。诺丁汉大学生物科学院的Aziz Aboobaker博士说:"我们研究了两种涡虫。一种是有性繁殖,如同我们人类;另一种是无性繁殖。两种蠕虫都可以不断繁殖出新的肌肉,皮肤,内脏甚至大脑。通常干细胞分裂,以达到愈合伤口的目的,或是促进再生或生长。当它们开始显示老化迹象时,这意味着干细胞不再能够分裂,所以我们身体组织越来越少的专门细胞可以被取代。我们皮肤的老化将这种现象表露无遗。涡虫和它们的干细胞从某种程度上不停分裂以避免这种老化过程。"

端粒长度是与细胞老化相关联的因素之一。为了正常生长和发挥作用,我们的身体细胞必须不断分裂以替代受损细胞。在分裂的过程中,基因信息必须要传达给新一代的细胞。细胞中的基因信息排列在扭曲的被称为染色体的DNA链上。在此链的一端是一个被称为"端粒"的保护帽。被比喻为鞋带头的端粒意在保护染色体链不被其他链磨损或粘到。

每次细胞分裂端粒都会变短一些。当它们变得过短,细胞就会失去再生和分裂的能力。对于寿命长的动物,我们认为端粒的长度都会保持不变,细胞因此而持续不断地被复制。Aboobaker博士预期涡虫可以积极地维护它们成人干细胞染色体,从理论上实现长生不老。

Thomas Tan博士在他的博士研究中有一些令人兴奋的发现。他通过一系列的挑战性的实验解释了蠕虫的长寿秘诀。在与研究小组的合作中,他同样探讨了让细胞不断分裂并不缩短端粒长度的分子"诀窍"。

获得2009年诺贝尔生理学/医学奖的相关研究证明了一种叫做端粒酶的活性可以维持端粒长度。大多数有性繁殖的生物酶仅仅在早期发展过程中最活跃。因此,随着年龄的增长,端粒长度开始减少。

该项目确定了这种酶的编码基因在涡虫上存在的可能性。这导致端粒长度的缩短并证明其为正确的基因。然后研究者们能够自信地衡量其活动以及由此产生的端粒长度,发现无性繁殖的蠕虫在繁殖时大大提高这种基因,使干细胞在分裂并替代缺少组织时维持端粒长度。

Tan博士指出跨学科专业知识的优势:"我们有幸得到Edward Louis教授的酵母遗传学实验室和儿童脑瘤研究中心(两者都是诺丁汉大学的研究中心并代表着大学端粒生物学的研究专长)的大力协助。Aziz 和 Ed都希望提供清楚地证据。我也希望我们能够提供令人满意的解释。"

然而,令研究小组不解的是涡虫有性繁殖不会出现同样的方式来维持端粒长度。有性繁殖和无性繁殖的涡虫都拥有无限繁殖的能力。该小组认为,有性生殖蠕虫将最终显现端粒缩短的影响,或者他们能够用另一种不会涉及端粒酶的机制来维持端粒长度。

Aboobaker博士总结说:"无性涡虫展示了它们在繁殖过程中维持端粒长度的潜力。我们的数据证明了我们之前的一个预测 – 动物如何实现长寿和其如何衍生。我们的下一个目标是深入了解这种机制并理解进化成为长生不老的生物。"

生物技术与生物科学研究理事会(BBSRC)的行政长官Douglas Kell教授说:“这个令人振奋的研究为帮助我们了解老化过程作出了重大贡献,并为改善包括人类在内的生物的健康和潜在寿命建立了坚实的基础。”