探索使老细胞重返年轻的奥秘Inside the Quest to Make Old Cells Young Again

环球医讯 / 干细胞与抗衰老来源:www.medscape.com美国 - 英语2026-08-01 16:54:40 - 阅读时长10分钟 - 4845字
本文深入探讨了细胞衰老研究的最新进展,揭示了科学家们如何通过表观遗传修复、代谢干预和部分重编程等创新方法,尝试使老细胞重返年轻状态。文章详细介绍了埃里克·维尔丁、大卫·辛克莱等顶尖研究人员的理论与发现,包括NAD+与去乙酰化酶在细胞衰老中的关键作用、血液环境对细胞年龄的影响以及重编程技术的临床应用前景,同时强调了生物年龄测量的挑战和运动作为天然抗衰老干预措施的重要性,为医学界提供了评估这些前沿技术的严谨标准,指出实验室细胞再生与临床患者受益之间的鸿沟需要通过严格的科学验证而非快速推进来弥合。
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探索使老细胞重返年轻的奥秘

在医学史上,衰老通常被视为一种缓慢的损伤积累过程,就像汽车逐渐磨损一样。如今,一群研究人员提出了不同的观点,支持这一观点的证据正以超乎想象的速度积累。

巴克衰老研究所所长兼首席执行官埃里克·维尔丁博士表示:"衰老的细胞是失去代谢保真度的细胞,这种损失是可测量的、有机制基础的,并且原则上可以纠正。"

最后这句话承担了重要分量。如果细胞衰老在理论上可以纠正,那么最终可能在实践中也能纠正,这正是该领域既吸引严肃科学又吸引巨额资金的原因。Life Biosciences最近完成了8000万美元的融资,以推进其表观遗传修复项目进入人体试验——本周已有一位人类接受了首次治疗。与此同时,德州农工大学的研究人员开发出一种鼻喷剂,能够缓解神经炎症老化并恢复大脑中更年轻的线粒体功能。

总而言之,这一领域的发展非常、非常迅速。

医生们将越来越需要面对的问题是如何从噪音中分离出信号。

我们谈论细胞年龄时在谈论什么

可以将其比作损坏的文件与损坏的阅读器之间的区别。哈佛医学院遗传学教授大卫·辛克莱自2008年以来一直认为,我们所谓的衰老主要是后一个问题。

他的"衰老信息理论"认为,DNA本身基本保持完整,而负责读取和调控它的表观遗传机制则积累了错误。甲基化模式发生漂移,染色质组织发生变化。指令仍然存在,细胞只是无法像以前那样读取它们。

这种框架改变了我们处理衰老细胞的方式。具有结构损伤的细胞需要被替换,但失去读取自身指令能力的细胞可能只需要被提醒如何读取即可。

辛克莱表示:"衰老的组织和器官可以在不成为干细胞的情况下恢复年轻的基因表达模式、DNA甲基化和功能。"他共同创立了Life Biosciences并担任董事会主席,因此他对表观遗传修复的热情并非没有财务维度。但其他利益关系较小的研究人员也得出了类似的结论。

这种共识基于第二个同样重要的观察:代谢系统和表观遗传系统并非分离的。考虑NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)和去乙酰化酶在细胞功能中的作用。随着衰老,NAD+水平下降,去乙酰化酶活性随之降低。线粒体功能恶化,DNA修复效率降低,表观基因组进一步漂移。

维尔丁解释道:"去乙酰化酶是NAD依赖性脱乙酰酶,这意味着它们的活性直接与细胞的代谢状态相关联。"

理解细胞衰老意味着理解这些过程如何相互强化。

代谢切入点

在该领域到达基因治疗之前,它首先经过代谢阶段。希望之城糖尿病和癌症代谢阿尔弗雷德·E·曼恩家族基金会讲席教授查尔斯·布伦纳博士希望医生们从临床证据角度理解这一领域的现状。

布伦纳表示:"NAD辅酶是代谢的核心催化剂,需要产生能量、修复大分子,并将我们摄入的一切转化为我们的存在和所做的一切。"

问题是NAD水平并不稳定。代谢压力会耗尽它,一旦下降,组织就会开始失去其支持的基本功能。烟酰胺核糖是一种维生素B3的形式,身体将其转化为NAD,旨在在损伤累积前补充这些水平。

布伦纳拒绝将其描述为抗衰老医学。"我不喜欢这个术语,"他说。他表示,至少有八项随机临床试验证明烟酰胺核糖对人类具有抗炎作用,且一项强有力试验证明每天1克可改善外周动脉疾病患者的行走速度。

维尔丁的思考更为宏大。他认为NAD生物学是更大代谢图景中的一条线索,该领域已有严肃的功能证据支持。最古老且可重复性最高的例子是热量限制,它在不同物种中有效,主要通过提高NAD和激活去乙酰化酶来实现。补充剂试图通过化学方式达到这一目标,而热量限制则是通过让你感到饥饿来实现。

他的实验室还表明,β-羟基丁酸(你在禁食或限制碳水化合物时肝脏产生的酮体)兼职充当信号分子,抑制随年龄积累的炎症基因表达。雷帕霉素即使在晚期给予也能延长小鼠寿命,这仍是该领域中较为惊人的发现之一。GLP-1受体激动剂被证明具有组织保护作用,而这与大多数患者服用它们的原因关系不大。

维尔丁表示:"这些不是生物标志物故事,而是功能故事,对组织健康和疾病发生率有下游影响。"

维尔丁认为,能够改变数据的疗法与能够改善组织功能的疗法之间的区别是该领域的核心方法论问题。

他解释道:"一种将你的GrimAge评分降低2年的疗法很有趣,但它无法告诉你海马体是否工作得更好,血管是否更具弹性,或者你是否不太可能患上阿尔茨海默病。"

问题是在细胞内部还是周围?

加州大学伯克利分校生物工程学教授、Generation Lab联合创始人兼首席科学官伊琳娜·康博伊博士从不同角度研究细胞衰老。她的研究探讨问题主要是在细胞内部还是血液告诉它的内容中,她的答案已经改变了该领域对系统性衰老的思考方式。

她的实验室工作始于2005年发表在《自然》杂志上的一篇论文,并通过一系列后续出版物继续深入,证明循环环境在组织年龄中起决定性作用。康博伊表示,当老血液和年轻血液以相同比例混合时,"老年因子占主导地位,迅速诱导年轻细胞衰老和衰老。"

这一发现戳破了该领域中一个较为吸引人的理论。年轻血液输注在原则上听起来很优雅,但如果两种血液混合时老年因子占主导地位,问题就不是年轻信号的缺失,而是衰老信号的过量。

她的实验室治疗性血浆置换研究表明,在不添加任何年轻血液的情况下稀释老年人的血浆,对人类白细胞产生了可测量的变化,包括减少DNA损伤、减少衰老标志物以及恢复淋巴细胞与髓细胞的比例。2022年的一项出版物报告了这些变化的数月稳定性,并记录了通过系统标志物测量的生物年龄逆转。

她小组最近的工作于2026年3月发表在《自然生物医学工程》杂志上,更加生动地阐明了这一点。当研究人员将微流控芯片上生长的人类脂肪和肝脏组织暴露于老年捐赠者的血清中时,细胞在4天内就变老了——而不是像正常衰老那样需要数十年。

这就是该领域变得有趣的地方。辛克莱等人正在从内到外工作,试图将细胞的内部编程恢复到更年轻的状态。康博伊的工作则不断将镜头拉远,表明只要细胞环境保持老化,内部修正可能只能达到一定程度。

这两种观点并非不相容,它们只是对从哪里开始存在分歧。

重编程:重置时钟

在所有迈向人体试验的策略中,有一种因其雄心而脱颖而出。其理念是短暂开启能够恢复细胞内年轻表观遗传模式的分子因子,然后在细胞忘记自身身份之前将其关闭。

这让我们谈到了Life Biosciences目前正在进行的人体试验。

辛克莱的实验室确定了三种重编程因子Oct4、Sox2和Klf4,通过腺相关病毒递送到视网膜神经节细胞。标准方法使用四种,但第四种c-Myc是一种癌基因,包含它会使临床路径变得更加困难。

在小鼠中,精简后的组合实现了理论预测的效果。年轻的DNA甲基化模式恢复,受损的视神经再生,视力改善。这些结果在非人灵长类动物中也得到了验证,我们很快就会看到人体试验的结果。

辛克莱表示:"眼睛是医学中相当配合的靶标。它易于接近,因此'治疗可以局部递送',并且可以高精度测量视力、视网膜结构、轴突再生和视网膜神经节细胞存活等结果。"从这里开始是一种在尝试系统应用之前生成清晰人体数据的方法。

斯坦福大学副教授、Turn Biotechnologies联合创始人兼研究主管维托里奥·塞巴斯蒂亚诺博士从相同的概念基础出发,但使用了不同的递送方法。

塞巴斯蒂亚诺倾向于使用mRNA而非病毒载体,这一选择规避了该领域的一个较大担忧。mRNA不会整合到基因组中,这意味着重编程信号在设计上是临时的。你可以调高它,让它运行,然后看着它消失。

他引用发表在《自然通讯》上的工作表示:"短暂接触重编程因子可以恢复衰老人类细胞的年轻分子和功能特征,同时保持其分化身份。"mRNA方法以一些递送效率为代价换取了不需要长期因子表达的安全性。

两位研究人员都同意核心原则:重编程的持续时间决定生物学结果,目标是在细胞身份被抹除之前停止。

塞巴斯蒂亚诺直截了当地说明真正再生需要展示什么。他表示:"仅基因表达的暂时转变不足以作为证据。细胞通常会因应激、损伤或代谢扰动而改变转录程序。"

变化必须在多个独立生物标志物上显现,而不仅仅是一个。它们必须在干预停止后持续存在。细胞必须保持可识别的自身状态,没有去分化迹象或癌症发生前的失控生长迹象。

测量问题

维尔丁对目前使用生物年龄时钟评估这些干预的方式几乎毫无耐心。大多数表观遗传时钟经过训练,用于预测大型人群队列中的实际年龄或死亡风险。这是一个值得追求的目标,但与检测特定干预在细胞内部实际作用的能力不同。

对同一个人在相同治疗后应用两个不同的时钟,通常会得到两个不同的答案。该领域没有可靠的方法来决定相信哪一个。这还没考虑到组织问题:在血液上训练的时钟可以告诉你一些关于免疫衰老的信息,但对大脑或心脏中发生的事情了解相对较少。

康博伊对这一问题的怀疑更为直接。她将一些广泛使用时钟背后的方法描述为"没有生物学依据"地转换生物医学数据,以将结果与已知年龄或健康评分相关联,产生"看起来完美但似乎没有生物学相关性"的输出。

康博伊在Generation Lab的自身方法试图完全规避预测问题,通过数百个生物标志物的表观遗传噪声直接量化生物年龄,而不是从人群统计数据中推断。该方法最终是否成立仍在验证中。但认真对待测量问题并不会破坏科学,它只是要求我们诚实地认识到当前工具有多大能力告诉我们真相。

隐藏在显眼处的干预

当研究人员致力于扩大重编程疗法和治疗性血浆置换规模时,有一种干预措施一直在默默改善线粒体功能、上调NAD依赖性通路并延缓细胞衰老——只要人类还在活动身体,那就是运动。

根据2024年发表在《运动医学》杂志上的一项系统综述,该综述基于353项研究和近6000名参与者的数据,耐力和间歇训练可靠地增加了各年龄组、健身水平和疾病状态下的骨骼肌线粒体含量。对医生而言,实际意义不容忽视。昂贵的实验性干预措施试图激活的细胞通路已经对免费的处方有反应。研究还继续探讨饮食对细胞年龄的影响。

这并非支持停滞于实验工作的论点。最需要这些干预的患者往往是那些无法进行治疗剂量运动的人,这一差距确实存在。但医生已经拥有经过验证、可获得且免费的东西。只是大多数患者没有持续足够地使用它。

医生应坚持的原则

细胞年龄操控背后的科学是真实的、有机制基础的,并且发展速度超过了大多数临床培训准备医生评估的速度。

部分表观遗传重编程已从鼠标视网膜发展到人体试验。基于血浆的干预已有早期人体数据。NAD生物学对特定条件有随机试验支持。这些都不意味着该领域已经成熟。

维尔丁表示:"长寿领域不会通过快速推进获得临床可信度,而是通过做正确的事来赢得信任。"

医生们已经感受到该领域势头的后果。患者带着购买的生物年龄测试结果、关于血浆疗法的阅读,以及决定应该服用NAD补充剂来到诊所。问题只会变得越来越复杂。

回答这些问题的证据标准并不复杂:同行评审的数据、在独立实验室中可复制的效果、功能益处而非令人鼓舞的生物标志物、长期安全数据,以及围绕反映真实患者结果的终点构建的试验。

这里的生物学是严肃的,研究人员是认真的。实验室中再生的细胞与诊所中受益的患者之间的鸿沟同样严重,而且尚未弥合。这一鸿沟不是愤世嫉俗的理由,而是严谨的理由。目前,临床判断必须立足于此。

布伦纳报告没有利益冲突。维尔丁报告担任巴克衰老研究所所长兼首席执行官。康博伊报告是Generation Lab的联合创始人兼首席科学官。塞巴斯蒂亚诺报告是Turn Biotechnologies的联合创始人兼研究主管。辛克莱报告是Life Biosciences的联合创始人兼董事长。研究作者的披露信息可在原始研究出版物中获取。

【全文结束】

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