大約15年前,日本科學家山中伸彌教授團隊向世界公布了一項驚人的研究成果——他們通過往培養皿里加入了4種神奇的蛋白質,使成熟的細胞變回到與幾天大的胚胎中發現的干細胞幾乎相同的階段。也就是說,這項發現能夠成功使細胞“返老還童”。憑借這項發現,山中伸彌教授獲得了2012年的諾貝爾醫學獎,這4種具有細胞重編程能力的蛋白質被稱為“山中因子”。
現在,經過十多年對細胞重編程的研究,許多生物技術公司和實驗室表示,如果能精確地控制動物體內的細胞重編程過程,將可能帶來前所未有的能夠逆轉衰老的新技術!那么,這項可能會實現人類自古追求的終極目標——“長生不老”的技術,究竟發展到什么新階段了呢?
一項能夠回撥“衰老時鐘”的技術
我們知道,細胞的發育通常是一條線性不可逆的過程——從具有多種分化潛能的干細胞出發,隨著時間推移,細胞會逐步具有特定功能,形態上也出現明顯的變化,最終形成各式各樣的細胞,比如腦細胞、肌肉細胞等。
那如何能看出一個細胞究竟是年輕還是衰老呢?對于細胞的“年齡”問題,科學家們也自有一套評判的方法。隨著年齡增長,在細胞內,端粒會不斷縮短,遺傳物質會變得不穩定,基因組上也會有很多表觀遺傳學的修飾。這些變化就像樹木的年輪一樣,忠實地記錄著這些細胞的年齡——這也被稱為細胞內的“衰老時鐘”。在過去的研究中,生物學家們已能精準地評估這些變化,并以此為據準確地預測出細胞的年齡。一部分科學家認為,正是這些累積的變化使細胞的功能降低,從而導致我們變老。
那么,如果能清除這些時間在細胞中留下的痕跡,是不是就能使細胞“返老還童”了?重編程就是這樣一種能夠重置表觀基因組的技術,它可以將DNA上被翻轉到錯誤位置的化學標記翻轉回來,使細胞“回春”。
不過,這種方法也存在著很大的問題——重編程的程度很難把控。2013年,一支西班牙團隊使用基因工程將中山因子引入了活體動物中,研究結果喜憂參半——重編程確實在小鼠體內發生了,但根據發生重編程的程度,一些小鼠的組織有變得年輕的跡象,而另一些小鼠則長出了被稱為畸胎瘤的腫瘤。也就是說,如果過度抹去細胞中的表觀基因組痕跡,這些完全忘記自己原有身份,回到最初狀態的細胞或許會再次長成一個成熟的、有功能的細胞,但也有可能會變成癌細胞。
對于這個研究成果,山中伸彌教授依然表示看好。他在確認擔任一家新抗衰老公司Altos Labs的科學顧問委員會主席的郵件中表示:“盡管有許多障礙需要克服,但重編程技術的潛力巨大。”
當時,科學家們面臨的最主要的難題就是,如何能夠精確控制重編程,使這種技術能夠安全地恢復動物的活力而不殺死它們。