研究发现:“基因时钟”能测量衰老程度
据西班牙《国家报》网站5月27日报道,多年来,长寿科学一直在寻找能够测量生物体生物年龄的“时钟”:这并非指出生日期所代表的年龄,而是细胞随时间推移而退化留下的分子特征,其目的是了解衰老的过程,从而减缓甚至逆转机体的衰老。27日发表在英国《自然》周刊上的一项重要研究朝着这个方向迈出了重要一步。
研究人员分析了包括人类在内的四种哺乳动物组织的11000多个基因活性特征,并得出结论:这些基因活性特征呈现出与衰老和死亡相关的共同分子特征。
除了构建新的“生物时钟”,研究人员还将其与一项更具雄心的目标联系起来:他们开发了能够从基因活性中读取与实际年龄、预期死亡率以及缩短或延长动物寿命的干预措施效果相关的信号。换句话说,组织的生物年龄越大(这并不总是与实际年龄一致),它就越接近死亡。这个新的“生物时钟”能够相当准确地预测死亡:不是针对特定个体,而是从统计角度观察风险和趋势。
这项研究提供了一种工具,可以用来测量不同组织的衰老程度,并能揭示哪些细胞过程(炎症、线粒体功能和细胞外基质组织)对这种衰老过程的“贡献”最大。
其实并不存在单一的“衰老基因”。研究人员在11000个转录组中发现了一系列信号,这些信号可作为衰老的标志。研究人员提到了数个基因,他们发现这些基因的活性在不同组织和物种中均与衰老、死亡率和慢性疾病相关。在人类中,这些基因编码的蛋白质与死亡率升高和多种疾病共存的现象相关。
这项发现的意义何在?短期内,现状不会发生根本改变,但它为在常规临床实践中测量这些衰老标志物打开了大门,并有望通过调整生活方式、采用基因疗法(一种更复杂的方法)或药物干预来延缓衰老过程。
在西班牙国家研究委员会从事类似研究的马里奥·费尔南德斯·弗拉加指出,尽管已有不少有关生物衰老时钟的研究,但从未有人系统地对如此多的样本和多种不同物种进行过研究。除人类外,此次研究的对象还有小鼠、大鼠和猕猴。
这位科学家认为,这项研究最重要的贡献在于概念层面:“它识别出了衰老的分子模块。如果用非常笼统的术语来谈论衰老,恐怕并不准确。衰老包含免疫和代谢两个方面,而且这些过程在不同组织中的表现并不相同。此外,衰老过程还会受到生活方式因素的影响,例如饮食或热量限制等。”
这种模块化架构有助于解释为何并非所有干预措施都以相同方式发挥作用。例如,热量限制主要体现在代谢模块中。而其他因素可能对炎症模块产生更大影响。
“几乎没有任何一种干预措施能够普遍有效地减缓所有模块的衰老进程。”西班牙圣地亚哥-德孔波斯特拉大学分子医学与慢性疾病研究中心的研究员曼努埃尔·科利亚多指出。
他认为,这是该研究最有价值的观点之一:衰老并非像一个整体那样发展,而是一个由多个过程组成的复杂进程,这些过程可能出现部分恶化、部分减缓或部分加速。他解释道:“这就像一组不同的模块,这些模块或多或少地同时朝着恶化的方向发展。”
西班牙加泰罗尼亚开放大学和英国莱斯特大学分子医学教授萨尔瓦多·马西普认为,该研究的价值在于,从中长期来看,它对设计一组可测量的衰老标志物以预测衰老(无论是加速衰老还是通过干预措施延缓衰老)做出了“实质性”贡献。他总结道:“这是迈向血液检测方法的重要一步,这种检测可以告诉我们衰老的程度,肝脏、肌肉或大脑的衰退程度哪个更为严重,并据此在临床中应用现有知识和未来的新药。”
该研究并非一项孤立的革命性突破,而是对细胞衰老过程理解的又一新层面。迄今为止,应用最广泛的技术仍然是表观遗传时钟,这是一种生物标志物,它通过分析脱氧核糖核酸(DNA)甲基化水平来估算生物年龄。(编译/王萌)