史蒂文·奥斯达德最初并不是一名科学家。在三年半的时间里,他为电影行业训练狮子。"当一名狮子训练师不是延长寿命的好方法,"他开玩笑地回顾自己在研究领域的不寻常起点。他对动物的兴趣促使他重返校园,更严格地学习动物行为学。这个决定带他去了委内瑞拉,在那里他发现了一些改变他职业生涯的东西。那里的负鼠,就像美国的负鼠一样,衰老速度大约与老鼠相当。
"它们的体型与家猫相似,那么为什么它们不能像猫一样活15或20年,并保持健康十多年呢?"奥斯达德说。"这是一个令人震惊的发现,它激发了我的兴趣,并让我在衰老科学领域工作了30多年。"
如今,奥斯达德是阿拉巴马大学伯明翰分校(University of Alabama at Birmingham)的生物学教授,也是美国衰老研究联合会(American Federation for Aging Research, AFAR)的科学主任。他的工作揭示了一个深刻的发现:我们的身体衰老方式并非固定不变。
在自然界中,许多动植物似乎违背了衰老的规则。裸鼹鼠可以活到37年,比同等大小的老鼠长10多倍。某些龟类即使过了一个世纪也几乎没有生物学衰退的迹象。一些植物物种显示出"可忽略不计"的衰老迹象,而淡水水螅(与水母近亲)似乎能够无限再生。
动物寿命对人类衰老的启示
几十年来,AFAR支持的研究人员一直在研究动物寿命,以更好地理解人类衰老。这些发现建立了一个关于衰老生物过程的知识基础,了解这些生物过程如何引发主要疾病,以及如何针对这些过程来延长健康寿命。
"衰老是我们生命中几乎所有致命因素和生活质量下降的基础,"奥斯达德说。"如果我们能从医学上针对这些衰老过程,而不是专注于特定疾病,我们就有机会作为一个整体延缓所有这些问题。"奥斯达德指出,65岁之前被诊断为阿尔茨海默病的人很少,年轻人通常也不会得心脏病或癌症。换句话说,他认为这些是生物衰退的疾病。
从内而外驾驭衰老
驱动年龄相关疾病的生物学可以被靶向、减缓,甚至在某些情况下部分逆转。使这成为可能的干预措施正从实验室走向临床现实。近半个世纪以来,AFAR已投资超过2.25亿美元(约1.66亿英镑),支持全球4500多名科学家。该组织建立了一个致力于延长健康寿命的全球网络。
科学家通过他们所谓的"衰老标志"来理解衰老,这些标志是驱动年龄相关疾病的细胞和分子变化。这些标志包括基因组不稳定性、端粒(染色体上的保护帽)缩短、干细胞耗竭和细胞衰老。
正如AFAR资助的研究人员内森·勒布拉斯尔(Nathan LeBrasseur)所说:"一旦我们的细胞经历各种形式的磨损和损伤,损伤积累到一定程度,这些细胞就会死亡。衰老,或者有些人称之为'僵尸细胞',是指细胞已经经历损伤和功能障碍的状态。它们看起来不同,并开始影响周围细胞的健康和功能。"
这些衰老细胞随着我们年龄增长而积累,损害周围的健康组织。但它们可以被靶向治疗。
"我们的身体并非为维持所有细胞和组织长达10个十年而设计的,"AFAR主席托马斯·兰多(Thomas Rando)说。"我们承受着比身体设计保护我们的寿命更长的后果。"
不断发展的衰老科学领域希望改变这一点。通过针对衰老本身的细胞和分子生物学,研究人员正在努力确保更长的寿命也能是更健康的寿命。
生物标志物定义
生物标志物(biomarkers)是可以在患者体内测量的生物状态或状况的指标。例如,血压读数就是高血压的一个生物标志物示例。它们也可以在血液、尿液、组织、脑脊液(CSF)或其他生物材料中找到。
在衰老研究中,生物标志物可以指示身体如何衰老以及干预措施是否有效。与许多疾病领域不同,衰老研究一直缺乏广泛接受、经过验证的生物标志物终点,迫使研究人员依赖需要数年才能观察到的缓慢临床结果。
衰老干预的下一波浪潮
"我们已经相当有说服力地证明,运动是抵抗细胞衰老的一种方法,"勒布拉斯尔说。"我们开始探索不同的药物方法来靶向这些细胞并帮助清除它们。"
AFAR支持的研究人员开始探索一类新的治疗方法,称为衰老治疗学(gerotherapeutics)。这些疗法不是针对单一疾病,而是旨在干预驱动衰老本身的生物过程。
一些最受关注的候选药物是已经用于其他疾病的药物,这些药物似乎在动物模型中影响衰老途径。其他则是全新的化合物,旨在作用于与衰老相关的细胞机制,如炎症、代谢调节和受损细胞的积累。
如果这些方法在人类身上被证明有效,科学家认为它们可以通过解决连接多种年龄相关疾病的潜在生物学,一次性延缓多种年龄相关疾病的发作。
已经显示出希望的药物包括那些已被证明可以延长动物健康寿命的药物。GLP-1受体激动剂(GLP-1 agonists),最初是为糖尿病开发的,现在广泛用于减肥,显示出超出血糖控制的效果。新出现的证据指向抗炎、心血管益处以及对衰老途径的直接影响。SGLT-2抑制剂(SGLT-2 inhibitors)是另一类糖尿病药物,似乎可以预防没有糖尿病的人患心脏病和肾病。
犬类衰老项目(Dog Aging Project),一项由AFAR资助者领导的大规模研究,正在调查雷帕霉素等化合物是否能改善伴侣犬的健康寿命,为未来的人体试验提供见解。塞达斯-西奈(Cedars-Sinai)转化衰老科学中心主任、AFAR董事会成员萨拉·埃斯皮诺萨(Sara Espinoza)表示,衰老科学已在临床前模型中证明衰老途径是可调节的。"在过去的10到15年里,我们在尝试将这项工作转化为人类应用方面取得了巨大进展,"她说。
但要进一步推进这项工作,将取决于拥有更好的测量工具。2022年,AFAR通过启动并领导FAST(通过搜索现有试验寻找衰老生物标志物,Finding Aging biomarkers by Searching existing Trials)倡议,为正式确立衰老生物标志物铺平了道路,现在这一倡议得到美国政府ARPA-H PROSPR项目的资助和支持。这些工具对于推进未来临床试验和帮助个人了解干预措施是否有效可能至关重要。
"五年内,我们可能会有一些疗法,我们可以说它们对延长健康和寿命有益。"
——史蒂文·奥斯达德,美国衰老研究联合会科学主任
支持科学家,推进健康生活
所有这些研究都不是孤立进行的,这就是为什么一些人认为建立进行这些研究的人员的能力至关重要。
勒布拉斯尔获得了AFAR的早期职业资助之一。"AFAR为博士后研究人员提供了一笔资金,让我能够做一些令人兴奋的工作,"他说。"AFAR真的成为了将我们聚集在一起、推进科学的平台。对我来说,它真正为我打开了这个领域的大门。"
这笔小额资助开启了一段如今对理解靶向衰老生物学做出贡献的职业生涯。这种模式在AFAR的受助者中重复出现,从早期支持产生倍增效应,建立了一个致力于解决健康衰老挑战的全球研究者网络。
"我们希望培养更多才华横溢的年轻科学家,以推进对衰老科学的理解,并开发新的疗法,让我们更长久地保持年轻和健康,"奥斯达德说。
"目前,这是一个极其协作的领域,"奥斯达德说,强调了指导和召集研究人员在AFAR方法中的核心作用。"世界正在以前所未有的速度老龄化,在我们物种30万年的历史中,这种情况从未发生过。他们是会成为仍然能够贡献、过着充实和丰富生活的健康人,还是我们会看到更多需要某种护理的虚弱、残疾的人?"
答案取决于当前正在进行的工作。AFAR的投资帮助建立了一个致力于确保额外寿命健康、活跃和充实的全球研究者网络。曾经看似固定的生物学现在被认为是可以调节的,而发现与临床应用之间的距离正在缩短。
就在过去的10到15年里,科学家们已经从在实验室中理解衰老的标志,发展到开始进行人体试验。在动物身上延长寿命的药物正在人体中进行测试。曾经看似遥远的干预措施正逐渐接近临床现实。
"如果我们成功干预衰老过程,我们将重新构想整个人生轨迹,"奥斯达德说。"如果我们有很好的机会获得额外20年的寿命,我认为这将改变一切。"
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