返老還童,永保青春?

衰老一直都是一個重要的原因為什麼科學家很努力在做生醫研究,儘管生老病死是人生命中必經的過程,但是常常在電影或小說中,我們看到長生不老,甚至返老還童,這是不是在現實生活中是個遙不可及的目標呢?如果我們可以發展新的科技做到返老還童和永保青春,這將會帶給現在生醫產業或是醫美產業什麼樣的改變呢?

首先,我想先介紹“山中因子”(Yamanaka factors),在2012年日本京都大學山中伸彌(Yamanaka Shinya)教授因為找到山中因子而得到諾貝獎,而山中因子包含了四個轉錄基因,分別為Oct3/4, Sox2, c-Myc, and Klf4.這些基因可以用來把人類體細胞轉變回人工多能幹細胞,也就是我們可以利用這個科技無限制地將取得人體細胞轉變成幹細胞,而這些幹細胞將改變組織工程的研究與應用,甚至未來可能以這些幹細胞培養來進行人體的器官移植.然而這個技術不僅是提供組織工程的潛在應用,並且這讓科學家思考如何將這應用於返老還童上,假設我們認定幹細胞為零歲,因爲所有的胎兒都是由胚胎幹細胞而成長形成的,因此當我們將一般成熟的體細胞轉變為幹細胞時,也就是我們把細胞的年齡從成熟的年紀變回胎兒,假使我們可以只刺激細胞做部分的轉變,是否表示就能將細胞變年輕了呢?在目前的研究中,已有許多科學家證實此技術的可行性,在2020年,David Sinclair博士和他的團隊成功使用腺相關病毒(AAV)輸送三個山中因子到老鼠體內幫助其視力的恢復,另一個例子是Vittorio Sebastiano博士和他的團隊運用mRNA的形式,輸送除了山中因子外,另外加上兩個基因(LIN28和NANOG)來反轉表觀遺傳的甲基化,以達到年輕化在體外培養的人體細胞.在進一步討論返老還童前,我想先解釋什麼事表觀遺傳的甲基化和表觀遺傳時鐘.首先,在DNA序列上有許多可以甲基化的地方,我們稱為CpG位點,而在這些CpG位點上加上甲基可以改變細胞的基因表現,換一句話說,我們可以想像在幹細胞中,DNA上是不太有甲基化的現象,而在細胞成長,轉化的過程中,甲基化會越來越多以影響細胞基因表現情形,在了解表觀遺傳的甲基化後,我們就可以由此了解表觀遺傳時鐘的意義,在一般我們年齡的定義是由出生後的時間所決定,每過一年,年齡就增加一歲,然而表觀遺傳時鐘所表示的方式,則是去評估計算我們生物細胞的甲基化情形,以推估我們的年齡,並且表觀遺傳時鐘的速度也表示著人體衰老的速度,很有趣的一件事,科學家發現通常百歲人瑞和其後代的體細胞中所計算出的表觀遺傳時鐘往往比一般人慢,這也說明了為什麼這些人都有比較大的機率活過百歲.由以上的研究結果,我們可以推論出如果人類可以藉由山中因子的技術,來不時的年輕化我們的細胞,是不是表示返老還童,永保青春再也不只是個電影小說中的劇情,而是可以在現實生活中實現,讓我們永保年輕的樣貌,並且延長壽命.

隨著證實永保青春的可行性後,許多新創的生技公司便開始專注發展抗老技術.比如在2013年由Bill Maris和Arthur Levinson所創辦的Calico Life Sciences/Alphabet就是專注於部分轉變的機制,以達到返老還童;前述的David Sinclair博士於2017年和Tristan Edwards創辦了Life Biosciences,並以腺相關病毒為基礎來研發年輕化相關的療法;而Vittorio Sebastiano博士和 Marco Quarta與Jay Sarkar,於2019年創辦了Turn Biotechnologies並以mRNA為基礎輸送山中因子以進行人體細胞年輕化的療法.而最近由亞馬遜(Amazon)的創辦人, Jeff Bezo所投資的新創公司Atlas Labs,在創辦時即募集了30億美金的資金,在於研發細胞年輕化的相關研究,並且Atlas的據點在美國加州灣區和聖地牙哥以及英國劍橋都有其研究機構.儘管許多研究和新創公司已經證實了返老還童的未來可行性,並且可能因此延長人類的平均壽命,但是依照目前的研究而言,單單依靠山中因子來達到返老還童可能還言之過早,因為目前只能成功在老鼠身上以及體外培養的人類細胞中達到細胞年輕化的現象,而實際在大型哺乳類動物或是人類體內實現年輕化,可能還會有著重重的困難,但是這也表示在未來的生技發展中,抗衰老的研究有非常大的發展空間,並且在新冠肺炎大流行後,基因治療包含mRNA技術的發展,絕對是對於這方面研究有著很大的幫助.

結論,曾經長生不老是個神話中才會出現的是,隨著近代生物科技的快速發展,抗衰老的技術可能在下一個十年內達到並且成功增進人類的健康並延長平均壽命.

參考文獻:

  1. Michael Eisenstein, nature biotechnology 2022 https://doi.org/10.1038/d41587-022-00002-4
  2. Sarkar, T.J., Quarta, M., Mukherjee, S. et al. Transient non-integrative expression of nuclear reprogramming factors promotes multifaceted amelioration of aging in human cells. Nat Commun 11, 1545 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15174-3
  3. Lu, Y., Brommer, B., Tian, X. et al. Reprogramming to recover youthful epigenetic information and restore vision. Nature 588, 124–129 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2975-4
  4. Chiavellini P, Canatelli-Mallat M, Lehmann M, Gallardo MD, Herenu CB, Cordeiro JL, Clement J, Goya RG. Aging and rejuvenation – a modular epigenome model. Aging (Albany NY). 2021; 13:4734-4746. https://doi.org/10.18632/aging.202712
  5. Altos Labs company website

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