华盛顿州立大学的科学家们培育出了一种基因工程小鼠,有望加速抗衰老研究。
在全球范围内,科学家们正致力于在细胞层面解开延长人类寿命的奥秘。衰老的渐进过程源于端粒的缩短——端粒是染色体末端的保护帽,功能类似于鞋带尖端,防止染色体散开。随着端粒随时间缩短,细胞失去健康分裂的能力,部分细胞最终开始死亡。
然而,在人类细胞层面研究端粒一直颇具挑战。
如今,华盛顿州立大学(WSU)研究团队的一项发现打开了使用基因工程小鼠的大门。该研究成果于今日发表在《自然通讯》期刊上。
由WSU药学院与制药科学系教授朱继业领导的研究团队,培育出了具有类人短端粒的小鼠,使得在人体和器官内研究细胞衰老成为可能。正常情况下,小鼠的端粒长度是人类的10倍以上。
朱继业表示:“这是首个拥有真正人源化端粒的小鼠模型,因为该模型成年组织中不表达端粒酶。我们的论文证实,这些小鼠表现出与人类相似的端粒。现在,我们旨在观察这些小鼠如何衰老。”
这种名为HuT的小鼠因其人源化端粒而得名,正使朱继业团队能够推进多个研究项目。重点领域包括:研究短端粒如何降低患癌可能性并影响人类寿命,以及探索延长个体“健康寿命”(即无年龄相关疾病的生命期)的策略。
这项工作对未来药物和疗法的开发具有重要意义。从长远来看,它可能为抗衰老策略铺平道路,这些策略旨在激活细胞以保护端粒,并可能延长寿命。朱继业指出,许多疾病源于细胞层面,因此针对这一层面的药物是常见策略。
端粒酶水平至关重要,因为癌细胞快速分裂,需要大量端粒酶来维持其端粒。“我们的目标之一是减少癌细胞中的端粒酶表达,这是一个活跃的研究领域。”
朱继业说,这一小鼠模型可用于多项衰老研究。他的合作者之一、WSU Elson S. Floyd医学院研究员克里斯托弗·戴维斯(Christopher Davis)正在研究睡眠如何影响人类健康。该团队将使用HuT小鼠观察睡眠剥夺及其他生活压力对端粒调控和衰老的影响。
朱继业于上世纪90年代中期开始在诺贝尔奖得主伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth Blackburn)和J.迈克尔·毕晓普(J. Michael Bishop)的指导下研究端粒,这两位科学家是端粒与癌症研究的先驱。朱继业于2014年加入WSU。
HuT小鼠的开发始于10年前,当时他和同事们对人类的端粒调控机制及其与动物的差异有了更深入的理解。此前,端粒如何调控人类衰老过程只能通过培养皿中分离的人类细胞进行研究。朱继业说:“这个小鼠模型非常不同,它让我们能够在整个生物体中观察衰老过程。小鼠在器官结构、基因和遗传组成上与人类相似。”
朱继业表示,WSU团队希望最终能与其他研究团队共享这些小鼠,以推动衰老、人类寿命和癌症的研究。“有成千上万的研究人员正在研究衰老和癌症,我们相信这个新小鼠模型为全球科学家探索这些过程提供了宝贵工具。”
朱继业获得了500万美元的资助,用于进一步开发模拟人类复制性衰老的小鼠模型,并研究其癌症影响。资助方包括美国国家老龄化研究所、国家普通医学科学研究所和美国国防部,后者将用于研究端粒长度如何影响黑色素瘤细胞。
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