專利名稱：使個(gè)體去衰老的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衰老生物學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及使個(gè)體去衰老的方法。
背景技術(shù)：
生物衰老的機(jī)制較復(fù)雜，眾說紛紜，至今還沒定論，因此，要想逆轉(zhuǎn)個(gè)體衰老，首先必須要有一個(gè)比較完善的學(xué)說或理論作為設(shè)計(jì)逆轉(zhuǎn)個(gè)體衰老的科學(xué)依據(jù)，為此，在提出設(shè)計(jì)逆轉(zhuǎn)衰老的方案之前，在背景技術(shù)中，必須要先把一篇篇幅較大的理論直接貼在背景技術(shù)欄里來闡明衰老的機(jī)制。隨著年齡的不斷增長，我們的黑發(fā)會(huì)逐漸變白，皮膚皺紋逐漸增多，視力、記憶力以及對(duì)微生物的抵抗力會(huì)逐漸下降，同時(shí)，癌癥、糖尿病、心腦血管病的發(fā)病率也會(huì)逐年上升，導(dǎo)致這種變化的罪魁禍?zhǔn)拙褪撬ダ?。衰老生物學(xué)的最終目的是征服衰老，但一般人都會(huì)認(rèn)為，衰老是自然規(guī)律，是不可抗拒的！我卻不以為然，因?yàn)樵谧匀磺闆r下，水只能往下流， 人只能走向衰老，這就是所謂的自然規(guī)律！然而，人為用水泵能夠使水往高處流，因此，人為讓衰老逆轉(zhuǎn)有什么不可能的呢？本文開始先介紹一些有利于理解衰老學(xué)說的知識(shí)，然后再提出衰老的“生命周期程序驅(qū)動(dòng)學(xué)說”。之后再介紹一些有關(guān)細(xì)胞衰老和細(xì)胞分化的問題，以便于進(jìn)一步理解最后介紹的個(gè)體去衰老方法。一、細(xì)胞的增殖、分化及衰老的概念一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)一模一樣的細(xì)胞稱為“細(xì)胞增殖”；一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，有一個(gè)或全部的子細(xì)胞的性狀與母細(xì)胞不一樣，稱為“細(xì)胞分化”。干細(xì)胞的自我更新、 自我復(fù)制就是通過細(xì)胞增殖來完成的。個(gè)體隨著年齡的不斷增長，細(xì)胞的新陳代謝率和增殖率也會(huì)隨著不斷下降，稱為 “細(xì)胞衰老”或“細(xì)胞老化”，主要表現(xiàn)是“細(xì)胞活力，，的下降。細(xì)胞活力包括“切能活力，，和 “增殖活力”。因此，細(xì)胞的增殖、分化和衰老的概念是完全不同的。那么是什么因素導(dǎo)致細(xì)胞活力隨著年齡的增長而不斷下降的呢？二、細(xì)胞衰老是基因表達(dá)活性的下降細(xì)胞功能活力的下降主要是奢侈基因(luxur y gene)轉(zhuǎn)錄活性的下降；細(xì)胞增殖活力的下降主要是管家基因(house-ke印ing gene)轉(zhuǎn)錄活性的下降。細(xì)胞衰老時(shí)，奢侈基因和管家基因的轉(zhuǎn)錄活性都在下降，因此，隨著細(xì)胞的衰老，細(xì)胞的功能活力和增殖活力都在下降。隨著細(xì)胞的不斷衰老，染色質(zhì)組蛋白總的乙酰化水平也在不斷下降，使組蛋白與 DNA結(jié)合的更緊密，從而降低了各種基因的轉(zhuǎn)錄活性。組蛋白乙?；概c組蛋白脫乙酰化酶的比值決定了組蛋白的乙?；潭取＜?xì)胞衰老時(shí)，組蛋白乙酰化酶和組蛋白脫乙?；傅幕钚远枷陆担虼?，衰老不是組蛋白脫乙酰化酶活性上升所致，而是組蛋白乙?；富钚韵陆邓隆Ｈ?、端粒是決定細(xì)胞衰老的初始因素
在人類細(xì)胞染色體的兩端各有一條(TTAGGG)n的重復(fù)序列DNA，稱為“端?！?。在生殖細(xì)胞的精子中，端粒的長度為151Λ。從胚胎發(fā)育開始，體細(xì)胞的端粒DNA會(huì)隨著細(xì)胞的有絲分裂而逐漸丟失，細(xì)胞每分裂一次，端粒就會(huì)縮短約50 65bp，在衰老的體細(xì)胞中，端粒的長度大約只剩6 81Λ，此時(shí)，細(xì)胞的活力已下降到無法維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，細(xì)胞就變得非常虛弱，直至死亡。因此，人們會(huì)想，端粒與衰老是否有關(guān)？現(xiàn)已有很多證據(jù)表明，端粒與衰老關(guān)系密切。細(xì)胞的生理狀態(tài)分“功能態(tài)”和“增殖態(tài)”，在功能態(tài)的體細(xì)胞中，不具端粒酶的活性，因此，細(xì)胞的功能活力只跟端粒長度呈正相關(guān)；在增殖態(tài)的癌細(xì)胞中，雖然端粒長度大約只有正常體細(xì)胞的1/3，但端粒酶活性卻很高，因此，細(xì)胞的增殖活力只跟端粒酶的活性呈正相關(guān)。如果功能態(tài)的體細(xì)胞轉(zhuǎn)為增殖態(tài)，端粒酶的活性也會(huì)升高；如果抑制增殖態(tài)的癌細(xì)胞或體細(xì)胞中的端粒酶，細(xì)胞就會(huì)停止增殖。因此，在通常情況下細(xì)胞的功能活力只與端粒長度有關(guān)，而細(xì)胞的增殖活力只與端粒酶活性有關(guān)。在正常的體細(xì)胞，端粒酶的活性又與端粒的長度呈正相關(guān)。因此，成體干細(xì)胞隨著細(xì)胞有絲分裂次數(shù)的增加，端粒越來越短，細(xì)胞的功能活力、端粒酶的活性和細(xì)胞的增殖活力都會(huì)跟著不斷下降。由于染色質(zhì)組蛋白乙酰化水平與基因轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)，因此，細(xì)胞衰老所致的基因轉(zhuǎn)錄活性的下降是由端粒通過影響組蛋白乙?；絹韺?shí)現(xiàn)的；叢羽生教授發(fā)現(xiàn)，單單端粒酶催化亞基就可促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子基因轉(zhuǎn)錄。而生長因子類可激活組蛋白脫乙酰化酶。因此，端粒和端粒酶都可以影響組蛋白乙?；?。或者說，端粒越短，端粒酶的活性也就越低，細(xì)胞中的組蛋白乙酰化酶的活性也跟著降低，故基因的轉(zhuǎn)錄活性也越低。由于端粒的長度或端粒酶的活性與細(xì)胞活力呈正相關(guān)，因此，在端粒酶活性很高的癌細(xì)胞中，雖然端粒的長度只有正常細(xì)胞的1/3，但細(xì)胞活力卻和胚胎細(xì)胞一樣高。也就是說，端粒酶能夠代償端粒的部分作用。但端粒酶的活性要受到端粒長度或癌基因的調(diào)控， 而不能自作主張，再說癌基因又不會(huì)像端粒那樣隨著細(xì)胞的衰老而發(fā)生量變，因此，決定衰老的初始因素還是端粒，而非端粒酶。端粒在胚胎早期就開始縮短了，因此，基因轉(zhuǎn)錄活性的下降也是從胚胎早期開始的，也就是說，細(xì)胞在胚胎早期就開始衰老了。精子干細(xì)胞的端粒只有8 91Λ左右，由于細(xì)胞衰老是由端粒決定的，因此，作為生殖細(xì)胞的精子必須要再度延伸端粒(返老還童)，以供應(yīng)將來發(fā)育成個(gè)體過程中細(xì)胞分裂對(duì)端粒的消耗。于是，精子干細(xì)胞在一次減數(shù)分裂的激活下，端粒迅速延伸到了 Ihb。四、端?？s短時(shí)會(huì)促進(jìn)細(xì)胞分化和啟動(dòng)細(xì)胞分化細(xì)胞的分化與增殖兩者是對(duì)立統(tǒng)一的，增殖率大于分化率時(shí)，分化率相對(duì)必然要下降。也就是說，抑制細(xì)胞增殖，就會(huì)促進(jìn)細(xì)胞分化；促進(jìn)細(xì)胞增殖，就會(huì)抑制細(xì)胞分化。由于端粒酶的活性與端粒長度呈正相關(guān)，而且端粒酶具有促進(jìn)細(xì)胞增殖的效應(yīng)。因此，端?？s短時(shí)，端粒酶的活性就會(huì)下降，細(xì)胞增殖就會(huì)受到抑制，細(xì)胞的分化率相對(duì)必然要升高，也就是說，端粒縮短有促進(jìn)細(xì)胞分化的效應(yīng)。細(xì)胞分化時(shí)，為了保證組織特異性基因能夠百分之百地開啟或關(guān)閉，在每次細(xì)胞
4分裂前，細(xì)胞要先積蓄一定量的調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)(或決定子)，過少不行，過多浪費(fèi)。但促進(jìn)細(xì)胞增殖的因素會(huì)通過縮短細(xì)胞分裂周期，使用于積蓄的時(shí)間縮短，當(dāng)積蓄時(shí)間縮短到一定程度時(shí)，調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)就會(huì)在還沒有積蓄到足夠量時(shí)細(xì)胞就分裂了，以致使子細(xì)胞不能發(fā)生分化；相反，當(dāng)抑制增殖的因素使細(xì)胞分裂周期延長到能夠積蓄到足夠的調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)時(shí)，分裂后的細(xì)胞就會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞分化程序，使細(xì)胞向前進(jìn)一步地發(fā)生分化。此外，促進(jìn)細(xì)胞增殖的因素有可能會(huì)抑制調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)的積蓄速度，再加上調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)存在著半衰期，這也可降低調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)的積蓄速度，從而影響細(xì)胞分化的啟動(dòng)和細(xì)胞的分化率。假設(shè)A細(xì)胞在調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)C的作用下分化成B細(xì)胞一開始，A細(xì)胞要先積蓄一定量的C蛋白，但由于端粒較長，端粒酶的活性因此也較高，細(xì)胞分裂周期較短，降低和抑制了 C蛋白的有效積蓄，當(dāng)端?？s短到某一閾值時(shí)，就可以積蓄到足夠量的C蛋白，使A細(xì)胞成功地分化成了 B細(xì)胞，即啟動(dòng)了細(xì)胞分化；隨著端粒的逐漸縮短和端粒酶活性的逐漸下降，C蛋白的積蓄速度也得到了加快，因此，A細(xì)胞分化成B細(xì)胞的分化率也在逐漸升高，即促進(jìn)了細(xì)胞分化。依此類推，每一級(jí)的細(xì)胞分化情況但是這樣。也就是說，隨著端粒的一步步縮短，就會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞一級(jí)一級(jí)地向前分化下去，同時(shí)，細(xì)胞的增殖率也會(huì)逐漸降低，分化率相對(duì)也會(huì)逐漸上升。此外，不同長度的端粒會(huì)影響某基因表達(dá)速率(見本文下面第十節(jié)的第1小節(jié))，比如影響某調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)的合成速率，以此決定細(xì)胞A在某一時(shí)刻某種條件下啟動(dòng)分化成細(xì)胞B。由于端?？s短能提高細(xì)胞的分化率，因此，組織中的成體干細(xì)胞的基數(shù)就會(huì)隨著年齡的增長而不斷下降，直至某些組織中的某些成體干細(xì)胞完全消失；細(xì)胞分化時(shí)，細(xì)胞中的端粒酶活性會(huì)下降，從而促進(jìn)細(xì)胞衰老。而高度惡性的癌細(xì)胞由于端粒酶或端粒保持在較高的水平，細(xì)胞就停止了衰老和分化；胚胎發(fā)育過程細(xì)胞分化最頻繁，因此，胚胎期細(xì)胞端粒的縮短速度高于成人期和老年期。當(dāng)然，癌細(xì)胞也能分化，如胚胎癌細(xì)胞(EC細(xì)胞)可分化成多種類型的細(xì)胞，但前提是端粒酶活性必須要下降，即犧牲了增殖力；全反式維甲酸會(huì)通過降低端粒酶的活性，從而抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞分化，現(xiàn)在已用它來讓癌細(xì)胞分化成正常細(xì)胞。五、細(xì)胞分化不是導(dǎo)致個(gè)體衰老的原因衰老的基因阻遏平衡論認(rèn)為(呂占軍，1992)，細(xì)胞通過進(jìn)一步分化，使原先表達(dá)的上級(jí)基因群受到阻遏，轉(zhuǎn)而表達(dá)下級(jí)的基因群，由此使細(xì)胞喪失維持個(gè)體原有的正常的生理功能，從而造成個(gè)體衰老和死亡。實(shí)際上，人從胚胎期第10周到老年期，細(xì)胞的種類基本上是恒定或有減無增，不會(huì)再進(jìn)一步地分化出其它類型的細(xì)胞。因?yàn)榕咛グl(fā)育過程，從第 10周開始到18周，T細(xì)胞和抗原相互作用導(dǎo)致對(duì)抗原產(chǎn)生永久的無反應(yīng)性或稱耐受性。假如從18周后到老年期的任何階段都會(huì)分化出新的類型細(xì)胞，由于新的類型的細(xì)胞都會(huì)合成出一些沒有經(jīng)過免疫耐受的抗原，從而會(huì)引發(fā)不必要的免疫排斥反應(yīng)。因此，如果衰老是細(xì)胞進(jìn)一步分化造成的，分化產(chǎn)生的新的類型的細(xì)胞就會(huì)表達(dá)胚胎期免疫沒有識(shí)別過的新抗原，并誘發(fā)免疫排斥反應(yīng)，而事實(shí)并非如此。因此，衰老的基因阻遏平衡論是錯(cuò)誤的。六、不再分裂的終末細(xì)胞的端粒也會(huì)縮短基本不再進(jìn)行分裂的終末細(xì)胞，氧化酶等酶的活性也會(huì)逐年下降。如果基區(qū)的表達(dá)活性的下降是端粒縮短造成的，那么，不分裂的終末細(xì)胞的端粒應(yīng)該也會(huì)縮短。
研究已發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞培養(yǎng)在40 %氧氣中時(shí)很快停止生長，同時(shí)端?？s短了，顯示不經(jīng)細(xì)胞分裂端粒DNA也可丟失，也許是氧化應(yīng)激導(dǎo)致端粒單鏈DNA斷裂所致(Von Zglinicki 等人，1995 ；Von Zglinicki，1998)。體內(nèi)的終末分裂細(xì)胞在新陳代謝過程中，也會(huì)或多或少地產(chǎn)生各種自由基，從而引起氧化應(yīng)激使端粒單鏈DNA斷裂，雖然氧化應(yīng)激沒有培養(yǎng)在高濃度氧氣下的細(xì)胞那么強(qiáng)烈，但經(jīng)長年累月，不分裂的終末細(xì)胞的端粒也會(huì)慢慢地縮短。在探討個(gè)體衰老的原因時(shí)，我們并不需要完全了解終末細(xì)胞等非干細(xì)胞衰老死亡的確切機(jī)制，因?yàn)閺膫€(gè)體水平來說，無論這些細(xì)胞是怎樣衰老死亡的，也不是導(dǎo)致個(gè)體衰老的原因，因?yàn)橛啥肆？s短、DNA突變或細(xì)胞垃圾累積等原因而導(dǎo)致死亡掉的非干細(xì)胞可以由成體干通過細(xì)胞分化來填補(bǔ)；同樣，只要成體干細(xì)胞保持不變的增殖活力，成體干細(xì)胞因各種原因死亡也不是造成個(gè)體衰老的原因，因?yàn)樗劳龅舻某审w干細(xì)胞也可以由成體干細(xì)胞通過自我復(fù)制來填補(bǔ)。事實(shí)上，人體每天都有大量的干細(xì)胞和非干細(xì)胞因各種原因而死亡，同時(shí)也有差不多等量的細(xì)胞填補(bǔ)。也就是說，個(gè)體的衰老與細(xì)胞死亡無關(guān)；或者說人體的衰老不是像機(jī)器那樣是由磨損造成的。七、細(xì)胞長生不老并不等于能使個(gè)體長生不老由于細(xì)胞衰老與端粒酶活性的喪失有關(guān)，因此，保持細(xì)胞一定的端粒酶活性就能夠使細(xì)胞返老還童和長生不老。通過向細(xì)胞導(dǎo)入端粒酶催化亞基基因，現(xiàn)在已經(jīng)能夠使體外培養(yǎng)的體細(xì)胞長生不老，無限分裂了。因此，很多人就高興地認(rèn)為，只要設(shè)法讓人體內(nèi)的體細(xì)胞高表達(dá)端粒酶，人就可以實(shí)現(xiàn)長生不老了，我認(rèn)為高興的太早了，因?yàn)轶w細(xì)胞長生不老不一定等于能夠使個(gè)體長生不老，甚至適得其反，歸其原因有(1)個(gè)體中的成體干細(xì)胞需要通過細(xì)胞分化來填補(bǔ)因各種原因而損失的各種非干細(xì)胞，由于端粒酶高表達(dá)的ff t-細(xì)胞分化的>受到了抑制，不能再分化成其它類型的細(xì)胞，這會(huì)要個(gè)體的命的r α^；表達(dá)的細(xì)胞會(huì)長期處于增殖態(tài)，功能活力會(huì)喪失殆盡，如果大部分Λ 胞處于增殖態(tài)，也會(huì)要個(gè)體的命的；(3)端粒酶高表達(dá)的成體干細(xì)胞，端粒并沒有獲得凈延伸，如許多有著高活性端粒酶的癌細(xì)胞，端粒的長度只有正常的體細(xì)胞的/2或1/3，如果撤去激活端粒酶的措施，成體干細(xì)胞的衰老程度馬上會(huì)恢復(fù)到供體水平，因此，根本上不會(huì)使個(gè)體保持年輕態(tài)；(4)個(gè)體內(nèi)的成體干細(xì)胞它們何時(shí)增殖、何時(shí)休息(停滯在(^期)等等都是受到整體調(diào)控的，而人為讓成體干細(xì)胞保持高活性的端粒酶，成體干細(xì)胞就會(huì)不受約束地不停增殖，即使成體干細(xì)胞沒有發(fā)生癌變，其行為和癌細(xì)胞也沒有多大的區(qū)別，這也會(huì)要個(gè)體的命。由于端粒酶的活性與端粒的長度呈正相關(guān)，因此，如果讓個(gè)體內(nèi)的成體干細(xì)胞的端粒保持恒定的長度，產(chǎn)生的后果和上述是一致的。為此，保持有端粒酶活性的成體干細(xì)胞，端粒只能不斷地縮短。八、任何器官組織都有負(fù)責(zé)為它補(bǔ)充各種細(xì)胞的干細(xì)胞包括大腦在內(nèi)的任何器官組織，每天都有大量的細(xì)胞因DNA突變、病毒感染、端?？s短及細(xì)胞垃圾堆積等原因而凋亡(死亡)，但同時(shí)也有等量的細(xì)胞通過增殖和分化來填補(bǔ)，因此，個(gè)體衰老不但不是由細(xì)胞死亡造成的，而且還向我們提示個(gè)體中的任何器官組織都有負(fù)責(zé)為它補(bǔ)充各種細(xì)胞的干細(xì)胞。很多低等動(dòng)物都有很強(qiáng)的再生能力，水螅身體的碎片能再生為完整的個(gè)體；渦蟲身體1/100的切片也能再生成完整的個(gè)體；蝸牛饑餓時(shí)，可自消化內(nèi)部器官及肌肉作為營養(yǎng)，一旦獲得食物，各器官肌肉可再生復(fù)原。這是因?yàn)樵谶@些動(dòng)物的組織中含有“全能成體干細(xì)胞”。如果人體也含有這種干細(xì)胞，那么只要讓一種全能成體干細(xì)胞返老還童，整個(gè)個(gè)體就會(huì)跟著發(fā)生返老還童，這樣，去老化技術(shù)將變得非常簡易。小鼠用致死量的放射線照射時(shí)，包括骨髓在內(nèi)的全身所有的器官組織中的成體干細(xì)胞都會(huì)被射線殺死，但只要移植骨髓就可以讓小鼠活下來，這提示骨髓中也許有一二種干細(xì)胞可以分化成個(gè)體所有器官組織中的成體干細(xì)胞。幸運(yùn)的是，在鼠類、人類骨髓和皮膚中，美國和日本科學(xué)家分別發(fā)現(xiàn)兩種接近于全能成體干細(xì)胞的干細(xì)胞，稱邁阿密細(xì)胞(Miami細(xì)胞)和繆斯細(xì)胞(Muse細(xì)胞)，它們也能分化為具有內(nèi)臟中胚層、神經(jīng)外胚層和內(nèi)胚層特征的細(xì)胞。缺點(diǎn)是這些全能成體干細(xì)胞的數(shù)量太少，增殖緩慢，而且老年人含量更少。九、個(gè)體的生長發(fā)育成熟衰老是一種程序每種生物的生長發(fā)育成熟衰老都有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定而有序的時(shí)間表，因此，衰老不可能是細(xì)胞DNA突變累積中毒或磨損一類帶有時(shí)空偶然性的因素造成的，而應(yīng)該是一種有選擇性和計(jì)劃性的程序，基因也是按照程序化進(jìn)行時(shí)空表達(dá)的。從受精卵到個(gè)體老化死亡的一個(gè)周期稱為“生命周期”，由于每一種生物的生命周期都是比較有序的，因此這是一種程序，我把它稱為“生命周期程序”。細(xì)胞一級(jí)一級(jí)地向前分化下去，并順序地表達(dá)出不同的基因，這是一種程序；同一分化類型的細(xì)胞在端?？s短過程中，不但基因總的轉(zhuǎn)錄活性在下降，而且不同基因表達(dá)活性的高低也是有先后順序的，這也是一種程序?；虮磉_(dá)的程序化現(xiàn)象稱基因的順序表達(dá)(sequential expression)或差次表達(dá) (differential expression)。十、衰老的生命周期程序驅(qū)動(dòng)學(xué)說我們知道，要使記錄在程序載體中的指令信息實(shí)現(xiàn)程序化讀取或順序讀取，就必須要使程序載體不斷地位移。因此，要使計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)在硬盤中的程序運(yùn)作起來，硬盤驅(qū)動(dòng)器中就要設(shè)置一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力來驅(qū)動(dòng)硬盤旋轉(zhuǎn)。同樣道理，要使生命周期程序運(yùn)作起來，即實(shí)現(xiàn)基因的順序表達(dá)，也需要一種力來驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)作的力來自電動(dòng)機(jī)，是機(jī)械力。那么，驅(qū)動(dòng)生命周期程序運(yùn)作的力來自那里呢？是什么力？只有弄清這個(gè)問題才能找到徹底征服衰老的方法。1、不同長度的端粒決定著相同的基因具有不同的表達(dá)活性胚胎發(fā)育到10周后細(xì)胞類型基本不再增加，但基因的差次表達(dá)或者說是順序表達(dá)仍然在不斷地進(jìn)行著，因此，從10周后到老年期，基因順序表達(dá)的變化不是因?yàn)榧?xì)胞不斷的進(jìn)一步分化造成的。已發(fā)現(xiàn)，在相同分化類型的細(xì)胞中，不同長度的端粒決定著相同的基因具有不同的表達(dá)活性，基因的表達(dá)只有量變而沒有質(zhì)變(已有很多證據(jù))。假設(shè)某種分化類型的細(xì)胞，染色體上的3個(gè)基因A、B、C都有表達(dá)潛力，端粒長度在14 131Λ時(shí)主要表達(dá)基因A，而B和C處于接近關(guān)閉狀態(tài)；端粒長度12 91Λ時(shí)，主要表達(dá)基因B，而A和 C處于接近關(guān)閉狀態(tài)；端粒長度8 61Λ時(shí)，主要表達(dá)基因C，而A和B處于接近關(guān)閉狀態(tài)。 在細(xì)胞整個(gè)生命周期，端?？s短有一時(shí)間歷程一 “端?？s短時(shí)間軸”，當(dāng)端粒沿著時(shí)間軸從起點(diǎn)到終點(diǎn)連續(xù)地逐步發(fā)生縮短時(shí)，基因表達(dá)也是沿著時(shí)間軸方向連續(xù)性地地量變的，這和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)程序載體連續(xù)位移是等效的。因此，端粒的作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)程序驅(qū)動(dòng)器中的電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)生命周期程序運(yùn)作的力來自端粒沿著時(shí)間軸從起點(diǎn)到終點(diǎn)發(fā)生長度的動(dòng)態(tài)量變，這種力的本質(zhì)是化學(xué)信號(hào)物質(zhì)沿著時(shí)間軸產(chǎn)生的濃度梯度差。如果基因B的產(chǎn)物是調(diào)節(jié)細(xì)胞分化成某種類型細(xì)胞的調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)，早期衰老即端粒縮短就有利于這些調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)的積蓄，因此，細(xì)胞衰老不但會(huì)促進(jìn)細(xì)胞分化，而且還會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞分化。當(dāng)一種細(xì)胞分化成另一種細(xì)胞時(shí)，就會(huì)合成新的蛋白質(zhì)，因此， 基因表達(dá)就會(huì)從量變轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)變。人的肝細(xì)胞在胎兒期主要表達(dá)甲胎蛋白，出生后到成年期就把甲胎蛋白基因關(guān)閉了，轉(zhuǎn)而主要表達(dá)白蛋白，到了老年期，白蛋白基因也逐漸關(guān)閉了，同時(shí)一些晚期基因的表達(dá)活性在逐漸上升。由于端粒長度不斷地縮短，肝細(xì)胞中的各種基因表達(dá)量的譜也會(huì)跟著不斷變化，這相當(dāng)于端粒在驅(qū)動(dòng)著肝細(xì)胞不同的基因進(jìn)行順序表達(dá)。端粒驅(qū)動(dòng)基因進(jìn)行順序表達(dá)的具體過程有2種可能(1)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基因中的DNA 甲基化水平有一部分會(huì)隨著細(xì)胞衰老而發(fā)生動(dòng)態(tài)變化(見本文下面第十一節(jié)的第1和2小節(jié))，這對(duì)于細(xì)胞分化時(shí)所賦予表達(dá)的基因，在同一基因，不同的甲基化程度可以具有不同的表達(dá)活性，一般來說，啟動(dòng)子甲基化具有阻遏基因表達(dá)的作用，內(nèi)含子甲基化具有促進(jìn)基因表達(dá)的作用，因此，隨著DNA甲基化水平的下降，有的基因表達(dá)活性會(huì)上升，有的則下降； (2)某些能夠同時(shí)正調(diào)節(jié)和負(fù)調(diào)節(jié)多個(gè)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)因子的基因，它的表達(dá)活性的變化與端粒長度(或端粒酶活性)呈正相關(guān)，這樣，隨著端粒的不斷縮短，基因必然就會(huì)進(jìn)行順序表達(dá)。例如，myc基因的產(chǎn)物具有轉(zhuǎn)錄子作用，它的活性與端粒長度或端粒酶活性呈正相關(guān)，而且myc能夠同時(shí)正調(diào)節(jié)和負(fù)調(diào)節(jié)多種基因表達(dá)，如myc可同時(shí)正調(diào)節(jié)a_胸腺素的轉(zhuǎn)錄、hsp70啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄和負(fù)調(diào)節(jié)金屬硫蛋白轉(zhuǎn)錄、前a2膠原蛋白和neu基因啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄。這樣，當(dāng)myc表達(dá)活性上升時(shí)，胸腺素等基因表達(dá)活性也在上升，相反，此時(shí)金屬硫蛋白等基因的表達(dá)活性卻在下降。如果端粒不斷延長，基因的順序表達(dá)就會(huì)發(fā)生倒退，即程序開倒車。同一分化類型的細(xì)胞，因?yàn)槎肆ｉL度或端粒酶活性的不同，基因表達(dá)量的譜也不同，因而具有世代年齡的等級(jí)差異，這豐富了體細(xì)胞功能的多樣性，一群不同等級(jí)的同一分化細(xì)胞可粘結(jié)在一起，以區(qū)域化或梯度化方式鑲嵌成細(xì)織器官。細(xì)胞分化導(dǎo)致的基因順序表達(dá)具有很高的穩(wěn)定性，因此，一般是不可逆的；而由端粒介導(dǎo)的基因順序表達(dá)具有高度可逆性，可隨著端粒縮短或延長或端粒酶的活性高低而發(fā)生前進(jìn)或倒退。例如，給成年期的肝細(xì)胞添加生長因子··可激活端粒酶)或端粒酶激活劑就會(huì)恢復(fù)表達(dá)胚胎期特有的甲胎蛋白，撤去生長因子或端粒酶激活劑，又會(huì)恢復(fù)表達(dá)白蛋白。必須提醒的是，以往總是把由端?；蚨肆Ｃ附閷?dǎo)的基因順序表達(dá)和細(xì)胞分化導(dǎo)致的基因順序表達(dá)混為一談，這是錯(cuò)誤的，必須加以區(qū)分，因?yàn)榻炭茣鴽]有這個(gè)理論。2、生命周期程序驅(qū)動(dòng)學(xué)說的描述我把細(xì)胞分化、個(gè)體發(fā)育與計(jì)算機(jī)程序原理結(jié)合起來，提出了衰老的“生命周期程序驅(qū)動(dòng)學(xué)說”。簡要描述如下一般來說，DNA甲基化與否可以決定基因的表達(dá)與否(打開/關(guān)閉)，這相當(dāng)于計(jì)算機(jī)程序指令的0或1 (開/關(guān))，因此，在受精卵重新編寫個(gè)體發(fā)育程序時(shí)，必須全部刪除 DNA上所有的甲基基團(tuán)，為此，有一種稱去甲基化酶的酶使卵裂期基因組全面去甲基。去甲基后的基因組就像一張白紙(空盤)，就可以重新刻錄程序指令了，于是，大約在胚胎植入子宮的時(shí)候，有一種稱構(gòu)建性甲基化酶(establishment methylase)的酶使細(xì)胞內(nèi)的DNA 重新甲基化，即重編程，至此，生命周期程序就編寫好了。但是，細(xì)胞中已編寫好的生命周期程序，如果沒有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，就像計(jì)算機(jī)的硬盤驅(qū)動(dòng)器中沒有電動(dòng)機(jī)一樣，無法實(shí)現(xiàn)程序指令的順序讀取，即細(xì)胞的狀態(tài)只能停留在某一水平。上述已說過，端粒在縮短時(shí)各種基因表達(dá)量的譜也會(huì)跟著不斷變化，以此實(shí)現(xiàn)了基因的順序讀取。即端粒相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)一樣產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)著細(xì)胞分化和細(xì)胞衰老不斷地向前進(jìn)行下去，并順序地表達(dá)出了不同的基因。為了使甲基化型式相同的受精卵在分化后產(chǎn)生差異，卵細(xì)胞質(zhì)中就準(zhǔn)備了幾種稱為“決定子”的調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞分裂過程中不均等地分配到子細(xì)胞，選擇性地將子細(xì)胞中不同的組織特異性基因的調(diào)節(jié)區(qū)高甲基化的去甲基，或低甲基化的添加甲基(我認(rèn)為細(xì)胞分化過程中，導(dǎo)致基因選擇性表達(dá)的第一因素是DNA的甲基化與否)，于是，子細(xì)胞中相同的DNA各自產(chǎn)生了不同的甲基化型式，以此選擇性地開啟或關(guān)閉不同的組織特異性基因，于是，不同的子細(xì)胞合成了不同的蛋白質(zhì)，由此產(chǎn)生出了中胚層、內(nèi)胚層和外胚層的不同類型的細(xì)胞。在細(xì)胞增殖時(shí)，為了讓子細(xì)胞保持和親代相同的克隆，不同的甲基化型式必須要一成不變地一起復(fù)制才能保持特異的分化性狀的穩(wěn)定不變，為此，有一種稱維持性甲基化酶(maintenance methylase)的酶，通過以“甲基化維持”的方式將新的甲基化型式傳遞到每個(gè)子細(xì)胞的DNA上(復(fù)印)。由于端粒的不斷縮短，就驅(qū)動(dòng)了細(xì)胞不斷地向前分化，使這些早期的分化細(xì)胞又按照各自的分化路線(或分化程序)通過體細(xì)胞中的各種調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)一步一步地修改原有的甲基化型式，即啟動(dòng)下級(jí)基因并關(guān)閉上級(jí)基因，使一種細(xì)胞不斷地向前分化成200 多種細(xì)胞，并用200多種細(xì)胞構(gòu)成胎兒。以后細(xì)胞類型不再增加，隨著端粒的不斷縮短，細(xì)胞增殖率逐漸小于分化率，使分化程度越低的成體干細(xì)胞的數(shù)量越來越少，甚至使某些成體干細(xì)胞完全消失。同時(shí)細(xì)胞中的基因的總體表達(dá)活性在不斷下降，同一基因表達(dá)活性有的在上升，有的在下降，于是就決定了你什么時(shí)候長胡子、什么時(shí)候生白發(fā)、什么時(shí)候患遺傳病、什么時(shí)候白蛋白不夠用、什么時(shí)候心臟停止跳動(dòng)。這就是所謂的生老病死。3、端粒驅(qū)動(dòng)生命周期程序運(yùn)作的證據(jù)β-半乳糖苷酶的含量在衰老的細(xì)胞內(nèi)是升高的。Bordner (1998)把端粒酶的催化亞基hTRT基因?qū)肴艘暰W(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞和包皮成纖細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中的β -半乳糖苷酶含量就會(huì)減少，同時(shí)細(xì)胞出現(xiàn)年輕的表形，這相當(dāng)于生命周期程序開倒車了 ；終末分化細(xì)胞是不能發(fā)生進(jìn)一步分化的，但在個(gè)體生命中的不同時(shí)期，基因表達(dá)也不相同，已經(jīng)證明這種調(diào)節(jié)是受到端粒長度所左右，因?yàn)椴环至训慕K末細(xì)胞端粒也會(huì)縮短(Von Zglinicki等人，1995 ；Von Zglinicki, 1998)皮膚角質(zhì)細(xì)胞可被導(dǎo)入的病毒癌基因逆轉(zhuǎn)(Barrandon等人，1989)。以肝細(xì)胞為例，在端粒最長的胚胎期，主要表達(dá)甲胎蛋白。在端粒中等長度的成年期，甲胎蛋白停止表達(dá)，轉(zhuǎn)而表達(dá)白蛋白。在端粒最短的老年期，白蛋白基因逐漸停止表達(dá)， 轉(zhuǎn)而表達(dá)一些對(duì)細(xì)胞有害的基因。由于白蛋白是我們正常生理不可缺少的蛋白質(zhì)，因此，當(dāng)白蛋白基因停止表達(dá)到一定程度，機(jī)體就會(huì)停止運(yùn)作，也就是我們的死期，衰老死亡大體就是這么簡單。通俗地說，當(dāng)細(xì)胞活力下降到一定程度，細(xì)胞就不能應(yīng)付日常事務(wù)。由于個(gè)體是由細(xì)胞組成的，因此，當(dāng)大多數(shù)的體細(xì)胞的活力下降到一定程度，個(gè)體就會(huì)變得老態(tài)龍鐘，直
至死亡。十一、細(xì)胞衰老和細(xì)胞分化有關(guān)的問題1、細(xì)胞衰老或抑制DNA甲基化的藥物也會(huì)使細(xì)胞DNA甲基化水平下降，但是，細(xì)胞必須設(shè)法保留DNA上與細(xì)胞分化類型有關(guān)的基因的那部分甲基，即不能完全清除DNA上的甲基，否則，細(xì)胞的特異分化性狀會(huì)失真。例如，反復(fù)用能抑制DNA甲基化的5-雜氮-脫氧胞嘧啶(5-aza-dC)來降低小鼠永生細(xì)胞系C3H10T1/2的DNA甲基化水平時(shí)不可能降到零 (最低到 0. 45% ) (Flatau 等人，1984)。2、由于細(xì)胞衰老或抑制DNA甲基化的藥物也會(huì)使細(xì)胞DNA甲基化水平下降，因此有人就認(rèn)為DNA甲基化水平下降是造成細(xì)胞衰老的原因，細(xì)胞衰老的分子鐘有可能是DNA 甲基化的丟失。我認(rèn)為DNA甲基化的丟失只是細(xì)胞衰老的一種伴生現(xiàn)象而已，而不是造成細(xì)胞衰老的原因。依據(jù)是，用SV40感染及大T抗原(兩者都會(huì)激活端粒酶)逆轉(zhuǎn)細(xì)胞衰老時(shí)，甲基化水平會(huì)重新上升(Matsumura等人，1989)。3、由于正常的體細(xì)胞每分裂一次，端粒就會(huì)縮短一小段，因此，很多研究者認(rèn)為端粒的作用是相當(dāng)于細(xì)胞分裂的計(jì)數(shù)器(時(shí)鐘)。然而，癌細(xì)胞分裂時(shí)，端粒已經(jīng)不會(huì)再進(jìn)一步地縮短，而細(xì)胞分裂卻從來沒有停下來，據(jù)此，把端?？醋骷?xì)胞分裂的計(jì)數(shù)器是不正確的。4、隨著個(gè)體越來越衰老，組織中的成體干細(xì)胞的數(shù)量就會(huì)越來越少，直到某些成體干細(xì)胞完全消失(據(jù)此，對(duì)于高齡的老人，在治療衰老時(shí)必須補(bǔ)充已經(jīng)消失的某種成體干細(xì)胞)。這是因?yàn)槎肆？s短會(huì)導(dǎo)致成體干細(xì)胞的自我更新率逐漸低于分化率。但成體干細(xì)胞數(shù)量下降不是造成個(gè)體衰老的原因，因?yàn)橥ㄟ^射線殺死動(dòng)物組織中的成體干細(xì)胞，并不會(huì)加速動(dòng)物衰老速度，而只能使動(dòng)物變得虛弱。如果射線劑量低于致死量，動(dòng)物的壽命反而會(huì)延長。5、隨著人的年齡的增加，組織中成體干細(xì)胞的各種潛能會(huì)逐漸縮小，這是造成老年人組織的修復(fù)能力不如年輕人的原因，同時(shí)也是造成用成體干細(xì)胞移植治療心臟病等疾病并不能分化成完備的心肌細(xì)胞等細(xì)胞的原因。導(dǎo)致成體干細(xì)胞各種潛能縮小的原因與各種基因的表達(dá)活性譜的改變有關(guān)，而這又與端粒的縮短有關(guān)。例如，造血干細(xì)胞的端粒越短，端粒酶的活性就越低，重構(gòu)造血能力和增殖能也越低。當(dāng)然，只要端粒再度延伸，這種退化是可逆轉(zhuǎn)的。6、清除自由基的抗氧化劑不能改變動(dòng)物的最大壽限，原因是雖然抗氧化劑會(huì)增加細(xì)胞分裂次數(shù)，但同時(shí)會(huì)縮短分裂時(shí)間。因此，衰老的自由基學(xué)說是錯(cuò)誤的，自由基不是導(dǎo)致衰老的真正原因，而僅僅是加速衰老的一個(gè)因素而已。細(xì)胞衰老時(shí)，清除自由基的酶的基因會(huì)逐漸關(guān)閉，從而導(dǎo)致自由基猖獗為害。如果衰老的細(xì)胞逆轉(zhuǎn)年輕，自由清除酶的基因也會(huì)重新打開，例如，癌細(xì)胞中清除自由基的酶的活性和胎兒細(xì)胞一樣高。已證明自由基是通過加速端?？s短速度來降低細(xì)胞分裂次數(shù)的。7、在年輕人的細(xì)胞中，突變的線粒體DNA是不會(huì)累積的。此外，在復(fù)制旺盛的干細(xì)胞中，突變的線粒體DNA會(huì)發(fā)生復(fù)制分離(implicative segregation)現(xiàn)象，使突變的DNA 逐漸減少。因此，線粒體DNA突變累積不是造成衰老的真正原因，而僅僅是加速衰老的一個(gè)繼發(fā)或伴生現(xiàn)象而已。因此，衰老的突變累積學(xué)說是錯(cuò)誤的。8、在個(gè)體水平中，突變的細(xì)胞核的DNA :(1)可以修復(fù)；(2) —旦修復(fù)不好就會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞凋亡；(3)如果既修復(fù)不好也不發(fā)生凋亡，最終會(huì)被免疫細(xì)胞清除，因此，年輕的個(gè)體是不存在突變的細(xì)胞累積的問題。也就是說，造成個(gè)體突變的細(xì)胞的累積的真正原因是免疫系統(tǒng)的衰老，從而導(dǎo)使突變的細(xì)胞不能有效地清除。而造成免疫系統(tǒng)的衰老的真正原因是成體干細(xì)胞的衰老；脂褐素被認(rèn)為是不能降解的細(xì)胞垃圾，已發(fā)現(xiàn)也能降解。對(duì)已堆積脂褐素的小鼠給藥50天，結(jié)果脂褐素含量顯著下降(曾南等，1997)；年輕的細(xì)胞會(huì)旺盛地分泌膠原酶等酶來更新細(xì)胞間質(zhì)，因此，細(xì)胞間質(zhì)成分的堆積也不是造成衰老的真正原因。此外，衰老的內(nèi)分泌功能退化或紊亂學(xué)說、神經(jīng)系統(tǒng)退化學(xué)說等等等等都不是導(dǎo)致衰老的真正原因，而只能算是衰老的繼發(fā)因素或衰老的伴生現(xiàn)象而已，因?yàn)樯镌陂L期進(jìn)化的過程中，已進(jìn)化出了一套完善的防御和凈化系統(tǒng)，只因細(xì)胞衰老才導(dǎo)致這套防御和凈化系統(tǒng)的功能發(fā)生退化，從而使一些能夠加速衰老的因素猖獗為害。當(dāng)然，如果能夠使人體內(nèi)的多能成體干細(xì)胞的端粒長度恢復(fù)到年輕人的水平，這些防御系統(tǒng)的功能也會(huì)恢復(fù)到年輕人的水平，各種衰老的伴生、繼發(fā)現(xiàn)象也會(huì)不攻自破。9、生物進(jìn)化需要基因突變，因此，精子不但能夠突變，而且還能夠把突變株保留下來，睪丸屏障就是為了使精子能夠與免疫系統(tǒng)保持隔絕，以防止突變的細(xì)胞株被免疫細(xì)胞清除(即純化)。然后精子通過賽跑競爭，優(yōu)勝劣汰，只有強(qiáng)壯的精子才能與卵子結(jié)合。由于生殖細(xì)胞是徹底返老還童的細(xì)胞，據(jù)此可說明，突變不是導(dǎo)致衰老的原因之一，或者說生殖細(xì)胞是通過修復(fù)基因突變來實(shí)現(xiàn)返老還童的理論是錯(cuò)誤的。10、許多教科書把癌細(xì)胞看作未分化、無分化、去分化或異分化的細(xì)胞都是錯(cuò)誤的，因?yàn)榘┘?xì)胞還保留著起源組織的特有分化標(biāo)志，例如，成人的肝癌細(xì)胞仍然會(huì)表達(dá)胎肝細(xì)胞特有的代謝譜和酶的量分布譜，而且一旦除去致癌因素，就會(huì)恢復(fù)成正常的成人肝細(xì)胞。據(jù)此我認(rèn)為，把癌細(xì)胞看作是逆轉(zhuǎn)衰老的超年輕化或幼稚化的細(xì)胞才是正確的。11、許多教科書把免疫球蛋白基因和T細(xì)胞受體基因的重排現(xiàn)象視為是細(xì)胞分化中基因選擇性表達(dá)的原因是錯(cuò)誤的，因?yàn)槊庖咔虻鞍谆蚝蚑細(xì)胞受體基因的重排只涉及到翻譯成蛋白質(zhì)部分的DNA進(jìn)行與抗原對(duì)應(yīng)匹配的調(diào)整，而并沒有涉及到這些基因的轉(zhuǎn)錄與否(開/關(guān))的調(diào)控。12、有人把染色體特異部位的異染色質(zhì)化、組蛋白的甲基化、乙?；约稗D(zhuǎn)錄、翻譯和加工等過程的特異調(diào)控因子(包括發(fā)現(xiàn)獲得2006年諾貝爾獎(jiǎng)的RNA干擾現(xiàn)象)視為細(xì)胞分化中基因選擇性表達(dá)的第一因素是錯(cuò)誤的。因?yàn)閰⑴c這些環(huán)節(jié)的特異調(diào)控因子的蛋白質(zhì)、RNA等本身是不穩(wěn)定和易降解的，為此，這些特異調(diào)控因子還需要依賴基因的選擇性表達(dá)才能把分化性狀長期穩(wěn)定地維持下去，這樣問題又來了 是什么因素使這些特異調(diào)控因子的基因發(fā)生選擇性表達(dá)？問題又繞回到原地，無限循環(huán)。同樣的染色體，為什么有的部位會(huì)發(fā)生異染色質(zhì)化？有的不會(huì)？這應(yīng)該要把異染色質(zhì)化部位的DNA與常染色質(zhì)化部位的DNA進(jìn)行比較，研究發(fā)現(xiàn)，異染色質(zhì)化的部位的DNA 甲基化程度比常染色質(zhì)化部位的DNA高，也就是說，DNA要甲基化才能導(dǎo)致染色質(zhì)異染色質(zhì)化。
13、果蠅和其它雙翅目昆蟲中的DNA不發(fā)生甲基化，它們細(xì)胞分化基因的選擇性表達(dá)的機(jī)制只能與DNA改變有關(guān)，比如靠改變基因調(diào)節(jié)區(qū)中某些DNA序列的重復(fù)次數(shù)或插入轉(zhuǎn)座子等元件或擴(kuò)增基因，因此，被視為無用的重復(fù)序列也許可以充當(dāng)基因開關(guān)的作用。 但采用DNA甲基化與否的調(diào)節(jié)方式更具靈活性，故會(huì)被生物普遍采用，當(dāng)然，不能排除DNA 含有甲基化的生物的細(xì)胞分化還與DNA改變有關(guān)。14、采用DNA甲基化或改變DNA序列都能符合細(xì)胞分化中基因選擇性表達(dá)的第一因素的4個(gè)要求(1)在細(xì)胞分裂時(shí)它能復(fù)制一份，以便每個(gè)子細(xì)胞都有一份；(2)能受到調(diào)節(jié)分化的蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)；C3)具有基因開關(guān)的作用。(4)分子的穩(wěn)定性極好，這樣才能保持細(xì)胞分化后其性狀具有很好的穩(wěn)定性，例如，神經(jīng)細(xì)胞壽命幾乎與人相當(dāng)，其分化性狀也能保持終身不變。多數(shù)教科書認(rèn)為細(xì)胞分化后其性狀是通過蛋白質(zhì)或RNA類正反饋機(jī)制來保持穩(wěn)定的，但實(shí)驗(yàn)卻否定了這一假說。例如，獲得諾貝爾獎(jiǎng)的發(fā)現(xiàn)，RNA干擾現(xiàn)象會(huì)放大和傳染。 但兩種不同分化的細(xì)胞融合后再分離，也會(huì)恢復(fù)原來的兩種性狀，即不會(huì)傳染。15、入選驅(qū)動(dòng)生命周期程序運(yùn)作的驅(qū)動(dòng)物質(zhì)必須要滿足6個(gè)要求(1)細(xì)胞分裂時(shí)它必須能復(fù)制一份，以便每個(gè)子細(xì)胞都有一份；(2)它必須在生殖細(xì)胞中預(yù)先儲(chǔ)備，而且儲(chǔ)量在個(gè)體的所有細(xì)胞中須最多，以便足夠?qū)戆l(fā)育成個(gè)體的整個(gè)生命周期的消耗(如果端粒是單純?yōu)榱私鉀Q染色體“末端隱縮問題”，在體細(xì)胞分裂的同時(shí)，端粒丟失多少可以補(bǔ)充多少，而無需在生殖細(xì)胞中作一次性的補(bǔ)充。例如，單細(xì)胞的生物在細(xì)胞分裂時(shí)，端粒丟失多少就可以同時(shí)補(bǔ)充多少。據(jù)此，在生殖細(xì)胞中大幅度延伸端粒的現(xiàn)象反而可以證明端粒與衰老有關(guān))；(3)體細(xì)胞每分裂一次，它必須消耗掉一部分，而且不能同時(shí)等量地一邊消耗和一邊補(bǔ)充(這就是返老還童藥至今沒有出現(xiàn)的原因)，而只能單向消耗或消耗量大于補(bǔ)充量。這是因?yàn)槿绻瑫r(shí)消耗量和補(bǔ)充量一樣多，就不能沿著時(shí)間軸產(chǎn)生“濃度梯度差”(計(jì)算機(jī)程序是靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，生命周期程序是靠化學(xué)信號(hào)沿著時(shí)間軸產(chǎn)生濃度梯度差來驅(qū)動(dòng)的)，基因也就無法進(jìn)行稱差次表達(dá)(順序表達(dá))，而基因不能順序表達(dá)，個(gè)體發(fā)育也就不能進(jìn)行，生物只能停滯在單細(xì)胞水平。單細(xì)胞生物不會(huì)發(fā)生分化和衰老就是因?yàn)檫@個(gè)原因。據(jù)此，要使衰老個(gè)體逆轉(zhuǎn)年輕，端粒只能以單向一次性方式凈延伸。即衰老不能停滯在某一水平，要么進(jìn)行衰老，要么逆轉(zhuǎn)衰老(例如，水母類、海鞘類等眾多的低等生物利用了長時(shí)間饑餓的單向一次性的方式來實(shí)現(xiàn)返老還童；據(jù)報(bào)道，2011 年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“燈塔水母”(Tmrhopsis Nutricula)夠返老還童，在達(dá)到性成熟年齡完成交配之后會(huì)以單向一次性的方式實(shí)現(xiàn)返老還童；生殖細(xì)胞靠減數(shù)分裂啟動(dòng)端粒修復(fù)機(jī)制，使端粒在短時(shí)間內(nèi)一次性地延伸到足夠整個(gè)生命周期的消耗量；(4)各種導(dǎo)致細(xì)胞衰老的區(qū)素必須最終都是通過消耗它的儲(chǔ)量起作用的，例如，自由基會(huì)加速端粒縮短速度；細(xì)胞中各種DNA突變、細(xì)胞垃圾中毒等等導(dǎo)致細(xì)胞死亡，干細(xì)胞為了補(bǔ)充死亡的細(xì)胞就會(huì)提高分裂頻率，而細(xì)胞分裂會(huì)導(dǎo)致端?？s短；限食可減緩端?？s短速度；女性比男性長壽是因?yàn)楹哪鼙饶行陨?，故女性端粒縮短速度低于男性；目前已發(fā)現(xiàn)60多種基因與衰老有關(guān)，如抑癌基因P53、P21、Rb等等，如P53、P21、Rb等高表達(dá)時(shí)細(xì)胞端粒縮短加速；( 整個(gè)分子的穩(wěn)定性要極好，沒有半衰期，因?yàn)閭€(gè)體的壽命長達(dá)百年，它必須要能陪襯終身；(6)它的儲(chǔ)量的多少能夠左右基因的轉(zhuǎn)錄速率，例如，Daniel Gottschling(1994)發(fā)現(xiàn)端粒會(huì)影響附近基因轉(zhuǎn)錄；叢羽生教授發(fā)現(xiàn)單單端粒酶催化亞基就可促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子基因轉(zhuǎn)錄。
已知端粒完全能夠滿足上述的6個(gè)要求。有一個(gè)稱重復(fù)基因利用枯竭的衰老假說認(rèn)為，編碼阻遏DNA抑制劑基因表達(dá)的基因有許多拷貝，細(xì)胞每分裂一次，它就會(huì)喪失一份或數(shù)份拷貝，隨著分裂次數(shù)的增多，拷貝越來越少，最后阻遏物濃度下降到不足以阻遏DNA抑制劑產(chǎn)生時(shí)，DNA抑制劑就大量表達(dá)， 最終導(dǎo)致細(xì)胞分裂停止。該假說與端粒學(xué)說的模式是相類似的，可以說端粒學(xué)說是該假說的修正版。16、兄弟姐妹的排行，老大壽命往往相對(duì)比較長，性成熟相對(duì)比較早，身材比較矮小，排行越小壽命就越短，這種現(xiàn)象規(guī)律性很明顯，因此不可能是基因突變?cè)斐傻?。造成排行越小壽命就越短的原因可能是年齡較大的父母的生殖細(xì)胞因?yàn)樗ダ鲜箻?gòu)建性甲基化酶不足，致使某些基因的DNA甲基化不足，以及生殖細(xì)胞端粒長度的不足所造成的。例如，克隆動(dòng)物出生前往往體型過大、易早衰、易患病和天折，為此，英國羅斯林研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，造成這種現(xiàn)象是一種稱為Igf2r蛋白質(zhì)的基因上缺乏甲基而導(dǎo)致過表達(dá)。Igf2r過表達(dá)會(huì)引起胎兒過度生長和死胎。此外，克隆羊多莉的端粒也比同齡羊短20%。17、細(xì)胞衰老并非只發(fā)生在生命的末期，而是貫穿整個(gè)生命周期，因?yàn)榧?xì)胞衰老可以用來啟動(dòng)細(xì)胞分化和個(gè)體發(fā)育，例如，松果體釋放的激素會(huì)抑制性腺活動(dòng)，人到了 10 14歲，松果體因衰老而發(fā)生退化，于是性腺就開始發(fā)育了 ；胚胎中的胰島素樣生長因子因細(xì)胞衰老導(dǎo)致合成下降，可使胚胎腎臟的一部分細(xì)胞凋亡，以此使腎臟管道化。18、關(guān)于癌癥發(fā)生的前因后果的解釋比較混亂，為此我必須要梳理一下2008年初，《細(xì)胞》(CELL)雜志有一專刊，認(rèn)為把端粒長度控制在細(xì)胞分裂20次左右可保持不生癌。我認(rèn)為這一設(shè)想是錯(cuò)誤的。癌基因是正常細(xì)胞不可缺少的基因，在細(xì)胞的正常增殖過程起到關(guān)鍵作用，據(jù)此可以說沒有什么癌基因，而應(yīng)該把癌基因改稱為“細(xì)胞增殖基因”。大多數(shù)的癌基因被激活時(shí)，端粒酶的活性都會(huì)升高。兒童患癌的幾率比老年人低很多，且兒童的癌基因和端粒酶的表達(dá)活性比老年人高得多；已知再生過程癌基因表達(dá)會(huì)升高。把蠑螈的眼睛的晶體剔除，把很強(qiáng)的致癌物質(zhì)注入眼球中，結(jié)果沒有生癌，而出現(xiàn)晶體再生(江口吾朗、渡邊憲二， 1986)。因此，癌基因表達(dá)活性的高低與癌癥的發(fā)病率無關(guān)，因?yàn)樵诎┗蚝投肆Ｃ富钚愿叩募?xì)胞中，細(xì)胞的抗氧化能力和DNA的修復(fù)能力顯著高于癌基因表達(dá)活性低的細(xì)胞。同樣， 論端粒長度，兒童比老年人長，癌基因表達(dá)活性、端粒酶活性也高于老年人，細(xì)胞的抗氧化能力、DNA修復(fù)能力及免疫力也比老年人高，故癌癥發(fā)生率兒童比老年人低。此外，有很多可以激活癌基因和端粒酶的物質(zhì)反而是很好的抗癌藥，如植物血凝素(PHA)已被用于治療多種癌癥。所謂的衰老基因已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十個(gè)，大多數(shù)是抑癌基因，這些基因是通過影響端粒長度來影響細(xì)胞壽命的，據(jù)此可以說這些都不是決定衰老的基因或說沒有什么衰老基因。但是，各種能夠促進(jìn)細(xì)胞增殖的因素確實(shí)會(huì)提高癌癥的發(fā)生概率，如激素、生長因子、蛋白激酶C激活劑等等，這些因素主要是通過激活端粒酶來促進(jìn)細(xì)胞增殖的，但端粒酶仍然不是導(dǎo)致癌癥的真兇，而是細(xì)胞在增殖過程中，染色體和DNA在復(fù)制時(shí)更容易發(fā)生損傷。而一些能損傷DNA的致癌物質(zhì)或物理因素則是通過增加染色體和DNA的損傷率來增加癌癥發(fā)病概率的。抑癌基因P53較特殊，不能把它看成一般的抑癌基因，它是通過修復(fù)和清除突變的細(xì)胞來降低癌癥發(fā)病率，延長個(gè)體壽命的。而非通過抑制端粒酶來降低癌癥發(fā)病率的，相反，P53在修復(fù)細(xì)胞因放射線輻射等因素而導(dǎo)致的DNA損傷時(shí)，端粒酶的活性反而顯著升高，這個(gè)例子可以很好地說明端粒酶不是致癌物質(zhì)。在細(xì)胞水平上，引起細(xì)胞癌變的基本原因是癌基因因各種原因而導(dǎo)致持續(xù)地過表達(dá)，而導(dǎo)致個(gè)體生癌的主要原因是免疫系統(tǒng)功能低下或有缺陷。在同一環(huán)境下，某些人容易患上癌癥，某些人卻不容易患上癌癥，這是遺傳易感性，即基因出了問題，使細(xì)胞容易突變， 或/和免疫系統(tǒng)功能低下。19、如果說端粒只起到穩(wěn)定染色體基因組的作用，而與衰老無關(guān)，那么，當(dāng)端?？s短到一定程度時(shí)，染色體基因組就會(huì)變得不穩(wěn)定而導(dǎo)致細(xì)胞死亡或癌變。據(jù)此，即使端粒與衰老無關(guān)，要想逆轉(zhuǎn)細(xì)胞衰老和防止細(xì)胞癌變，就必須要先延伸端粒，否則任何措施都無法挽救衰老與癌變。20、不但個(gè)體中的不同器官的衰老速度不一致，而且同一器官或同一組織的不同部位的細(xì)胞衰老速度也不一致，例如，人頭部的不同部位的頭發(fā)變白的時(shí)間是不一致的；眉毛、毫毛和頭發(fā)都是毛發(fā)，但長度與直徑卻各不不相同，這說明同樣是生長毛發(fā)的干細(xì)胞， 分化性狀只有相似而沒有完全相同。造成這一現(xiàn)象的原因可能與細(xì)胞分化性狀的細(xì)微差異有關(guān)，而這些差異又進(jìn)一步?jīng)Q定相應(yīng)細(xì)胞的端粒的縮短速度。這和再生區(qū)域編碼理論差不多，該理論認(rèn)為，個(gè)體由眾多區(qū)域鑲嵌而成，每一區(qū)域具有自己特定的遺傳編碼(Slack， 1980)。因此，來自個(gè)體同一部位的間充質(zhì)干細(xì)胞，能否完全分化和替代為個(gè)體的所有的器官組織的功能還是未知數(shù)。21、一般認(rèn)為鼠類的衰老與端?；蚨肆Ｃ笩o關(guān)，我認(rèn)為鼠類的衰老也與端?？s短或端粒酶活性降低有關(guān)(黃必錄.端粒衰老學(xué)說具有普適性.中國老年病雜志，2006， 3(2) :101.)。2011年中央電視臺(tái)10套《科技之光》報(bào)道，美國斯坦福大學(xué)科學(xué)家成功用端粒酶激活劑使相當(dāng)人80歲的小鼠發(fā)生返老還童，這如果是真實(shí)的，就可以證明鼠類的衰老與端粒是有關(guān)的。鼠類端粒較人類長，而且在細(xì)胞衰老過程端?？s短幅度較小，但壽命反而比人類短，這可能是鼠類基因的表達(dá)活性與端粒長度的劑量關(guān)系比人類高效，就像同一種治病藥物，用同一劑量，有的人感到療效顯著，有的人感到療效一般。22、限制能量的攝入可以延長小鼠最大壽命一倍，由于線粒體在進(jìn)行能量代謝時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氧自由基，已證明自由基可使端粒縮短，作為自由基清除劑的維生素E也能使培養(yǎng)的細(xì)胞分裂次數(shù)增加一倍，于是科學(xué)家就認(rèn)為限制能量攝入導(dǎo)致動(dòng)物壽命延長的機(jī)制是通過減少自由基對(duì)端粒的破壞。但自由基清除劑并不能延長動(dòng)物的最大壽限(Harman， 1960)，因此，把限制能量的攝入的延壽機(jī)制歸結(jié)于是減少自由基對(duì)端粒的破壞是不完全正確的。由于各種能夠抑制DNA合成的因素都會(huì)加速端粒的縮短、衰老的細(xì)胞也會(huì)產(chǎn)生DNA合成的抑制劑、用促進(jìn)DNA合成的物質(zhì)也能顯著提高動(dòng)物的壽命。據(jù)此我認(rèn)為(黃必錄.衰老的機(jī)理意義及治療.燕京醫(yī)學(xué)通訊，1998 ；66 :1056，本文2萬多字，介紹了許多衰老領(lǐng)域的前沿理論，是內(nèi)部刊物，要索取本文請(qǐng)到燕京函授醫(yī)學(xué)院，地址北京市海淀區(qū)復(fù)興路21 號(hào)(公主墳西北側(cè)衛(wèi)國中學(xué)內(nèi)))能量代謝主要是通過4個(gè)抑制DNA合成的途徑來縮短動(dòng)物壽命的，舉例(1)攝入能量越多，能量代謝量也越大，產(chǎn)生的三磷酸腺苷(ATP)也越多， ATP能反饋性地抑制其它核苷酸的磷酸化，從而產(chǎn)生阻抑DNA的合成效應(yīng)。造成自由基清除劑如維生素E能使培養(yǎng)的細(xì)胞分裂次數(shù)增加一倍但卻不能使個(gè)體的壽命提高一倍的原因是(1)維生素E在提高細(xì)胞分裂次數(shù)的同時(shí)又提高了細(xì)胞分裂頻率，以致在一定時(shí)期內(nèi)提高了細(xì)胞的分裂次數(shù)；(2)個(gè)體內(nèi)的維生素E的濃度不能像培養(yǎng)液那樣高。線蟲中發(fā)現(xiàn)所謂的長壽基因，就是通過降低能量代謝率”.弋價(jià)，使線蟲處于昏睡的狀態(tài)來換取長壽的，采用這種辦法來延長人的壽命是不可取的。23、在細(xì)胞水平，缺乏端粒酶活性的細(xì)胞，端粒縮短速度比端粒酶活性高的細(xì)胞更快。但在個(gè)體水平，胚胎期端粒縮短速度比成人期和老年期快一倍以上，而且胚胎期的(胚胎體細(xì)胞有端粒酶活性)端粒酶活性比成人期和老年期高，這與一般認(rèn)為端粒酶活性高， 端粒縮短速度就慢相違背。由于端粒酶活性的高低與細(xì)胞分裂頻率呈正相關(guān)，而且細(xì)胞有絲分裂是造成端?？s短的原因，因此，胚胎細(xì)胞因端粒酶活性比較高，在一定時(shí)期內(nèi)細(xì)胞分裂次數(shù)就多，這樣就會(huì)造成胚胎端粒縮短速度比成人期和老年期快。此外，端粒酶活性和端粒結(jié)合蛋白 (TRFl)的活性是呈正相關(guān)的。因此，端粒酶雖可延伸端粒，但TRFl卻會(huì)抑制端粒延伸，兩功互相抵消，甚至還會(huì)使端?？s短的更快，這也是導(dǎo)致胚胎細(xì)胞端粒酶活性雖高，但端粒卻縮短的更快的原因。以前我看到一篇報(bào)道，干細(xì)胞移植到宿主的初期，端粒會(huì)迅速縮短，為此我感到很難過，后來又看到一篇報(bào)道，干細(xì)胞移植到宿主的初期會(huì)迅速分裂幾次，這使我不再難過， 因?yàn)槎肆２]有白白丟失，而是用來增殖干細(xì)胞的。上述的美國斯坦福大學(xué)用端粒酶抑制劑使小鼠早衰，然后用端粒酶激活劑又使它恢復(fù)年輕，其原因也是抑制端粒酶活性時(shí)，個(gè)體在同一時(shí)間下端?？s短速度并沒有加快，因此，重新激活端粒酶時(shí)，小鼠就會(huì)恢復(fù)青春。這也是一些人根據(jù)實(shí)驗(yàn)誤認(rèn)為端?；蚨肆Ｃ概c鼠類衰老無關(guān)的原因。既然端粒酶活性升高對(duì)延緩端?？s短速度作用不大，那干細(xì)胞為什么還要保持端粒酶的活性？我認(rèn)為端粒酶的主要作用是因不同類型的細(xì)胞需要不同的分裂活性和不同的端粒長度，而保持不同類型細(xì)胞端粒酶的不同活性就可以調(diào)制出不同的細(xì)胞分裂活性和不同的端粒長度。十二、去衰老的途徑去衰老(De-aging)就是返老還童的同義詞，是福建師大傅文慶教授于1999年創(chuàng)立的。不使用返老還童一詞，是為了避免公眾過多回憶歷代帝王夢(mèng)想返老還童的諸多可悲歷史事件。個(gè)體組織中死亡掉的非干細(xì)胞可以由組織中的成體干細(xì)胞通過細(xì)胞分化和增殖來填補(bǔ)，因此，無論組織中的非干細(xì)胞是如何衰老死亡的，也不是造成個(gè)體衰老的原因；同樣，個(gè)體組織中的成體干細(xì)胞因?yàn)楦鞣N原因死亡也可以通過成體干細(xì)胞本身的自我復(fù)制和更新的機(jī)制來填補(bǔ)，因此，無論組織中的成體干細(xì)胞是如何死亡的，也不是造成個(gè)體衰老的原因。但是，組織中的成體干細(xì)胞會(huì)因?yàn)榻?jīng)過反復(fù)的細(xì)胞分裂，端粒越來越短，而端?？s短會(huì)改變基因的表達(dá)活性，進(jìn)而引起成體干細(xì)胞的增殖潛能和分化潛能發(fā)生縮小，使組織中的成體干細(xì)胞比例下降，以及成體干細(xì)胞和非干細(xì)胞的基因的表達(dá)活性發(fā)生改變，從而導(dǎo)致細(xì)胞的生理功能發(fā)生退化和改變，即細(xì)胞衰老。由于個(gè)體衰老是由細(xì)胞衰老和累積造成的，因此，個(gè)體去衰老的根本措施就是向個(gè)體組織中補(bǔ)充端粒較長的多能成體干細(xì)胞。
小鼠用致死量的放射線照射時(shí)，包括骨髓在內(nèi)的全身所有的器官組織中的成體干細(xì)胞都會(huì)被射線殺死，但只要移植骨髓就可以讓小鼠存活下來，這提示骨髓是個(gè)體中的多能干細(xì)胞的供應(yīng)中心，骨髓中儲(chǔ)存著一些原始的多能成體干細(xì)胞，它們可以隨著血液循壞達(dá)到全身所有的器官組織，并分化成個(gè)體所有器官組織的細(xì)胞?，F(xiàn)在，在小鼠和人類骨髓中，美國科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)一種接近于全能的成體干細(xì)胞，稱邁阿密細(xì)胞(Miami細(xì)胞)，它們也能分化為具有內(nèi)臟中胚層、神經(jīng)外胚層和內(nèi)胚層特征的細(xì)胞。據(jù)此，我們暫時(shí)不管骨髓中含有那些多能成體干細(xì)胞，只要移植年輕的骨髓就可以逆轉(zhuǎn)個(gè)體的衰老。那么，如何生產(chǎn)年輕的骨髓細(xì)胞呢？英國科學(xué)家已經(jīng)成功地把人的造血干細(xì)胞移植到豬和綿羊胚胎(即宮內(nèi)移植)的體內(nèi)，讓造血干細(xì)胞在動(dòng)物體內(nèi)擴(kuò)增，然后分離動(dòng)物體內(nèi)的人造血干細(xì)胞可以移植到人體內(nèi)并發(fā)揮作用；2007年，美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)科學(xué)家用人的骨髓干細(xì)胞注入綿羊的胚胎但是， 綿羊體內(nèi)含有15 %的人細(xì)胞。但是，這種方法生產(chǎn)的人造血干細(xì)胞，其年齡和提供造血干細(xì)胞的人一樣，再加上造血干細(xì)胞在動(dòng)物體內(nèi)分裂增殖，端粒會(huì)更短，因此，這種方法生產(chǎn)出來的人造血干細(xì)胞比提供人造血干細(xì)胞的人還衰老，其增殖潛能和分化潛能也不如年輕的造血干細(xì)胞，治療效果不甚理想。此外，造血干細(xì)胞是否能夠分化成個(gè)體所有的組織細(xì)胞還是個(gè)未知數(shù)。通過體細(xì)胞核移植技術(shù)制造的胚胎干細(xì)胞(EQ或通過基因技術(shù)制造的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(ips)是已經(jīng)經(jīng)過返老還童，抹去了年齡的全能干細(xì)胞，所以是從零歲開始的，因此，在理論上，向患者個(gè)體內(nèi)植入ES或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞ips就可以使個(gè)體發(fā)生實(shí)質(zhì)性的返老還童。但是，直接把ES或ips植入人體(1)由于ES或ips是胚胎產(chǎn)生免疫耐受期之前的細(xì)胞，有一些抗原沒有經(jīng)過免疫識(shí)別耐受，因此，即使遺傳背景與患者相同，患者體內(nèi)的免疫系統(tǒng)也會(huì)把它當(dāng)做異物排斥掉，《參考消息》報(bào)2011. 5. 16日第七版題為.“人工干細(xì)胞動(dòng)物實(shí)驗(yàn)失敗”，說英國科學(xué)家把iPS移植到小鼠體內(nèi)遭到排斥，造成這種后果我曾經(jīng)(燕京醫(yī)學(xué)通訊，1998 ；66 1058、1060)預(yù)測(cè)過轉(zhuǎn)化(年輕化)的干細(xì)胞可能會(huì)表達(dá)胎兒免疫沒有識(shí)別耐受過的胚性抗原，會(huì)引發(fā)免疫排斥；( 會(huì)產(chǎn)生畸胎瘤；C3)雖然在體外培養(yǎng)的條件下的ES或ips也可以分化成多能干細(xì)胞，但是，在體外培養(yǎng)的條件下每3個(gè)細(xì)胞分裂一次就有1次突變發(fā)生，并且其突變具有累積效應(yīng)，因此，經(jīng)過若干代增殖后，一群細(xì)胞中的大部分細(xì)胞都是突變的，沒有應(yīng)用價(jià)值。生命在自然的胚胎發(fā)育過程，通常沒有這3個(gè)人為干預(yù)產(chǎn)生的致命的缺陷。把U9-S系小鼠畸胎癌細(xì)胞，移植到C57_b系小鼠的囊胚里，然后，再將囊胚移植到其它養(yǎng)母鼠的子宮內(nèi)，使其進(jìn)一步發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下了種系互相混雜的呈鑲嵌花樣的正常的嵌合體小鼠，而且一切組織、器官都是由這兩種小鼠的體細(xì)胞組成的(Mintz，1978)。把動(dòng)物的器官移植到人類可以解決器官來源不足的問題。但要把動(dòng)物的器官移植到人類，首先要對(duì)動(dòng)物的基因組進(jìn)行改造，使人的免疫系統(tǒng)不會(huì)排斥豬的器官，即把動(dòng)物 (器官提供者)的基因組中會(huì)引起人(器官接受者)免疫排斥的基因“敲出”，同時(shí)插入人的基因(以下把經(jīng)過這種基因改造的豬或其它動(dòng)物簡稱為“弱抗原動(dòng)物”)，可喜的是，經(jīng)過科學(xué)家10多年的努力，這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在已接近初步臨床應(yīng)用了。當(dāng)然，這種經(jīng)過基因改造的動(dòng)物，它的器官即使在器官接受者的體內(nèi)不會(huì)發(fā)生近期的免疫排斥，但由于動(dòng)物的基因無法和人完全相同，還會(huì)引起遠(yuǎn)期的排斥，目前用基因改造的豬的器官移植到猴子身上，在猴子體內(nèi)的豬器官只能存活一年。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使個(gè)體去衰老的方法，使個(gè)體年齡發(fā)生實(shí)質(zhì)性的逆轉(zhuǎn)。按此目的提供的使個(gè)體去衰老的方法，其步驟特征包括1、用衰老的個(gè)體自身的體細(xì)胞制造的胚胎干細(xì)胞(ES)或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(ips)。2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原動(dòng)物”的囊胚里，然后囊胚移植到假孕的動(dòng)物子宮中發(fā)育成“人-動(dòng)物嵌合體”胚胎。3、從分娩出的人-動(dòng)物嵌合體中抽出骨髓。4、把骨髓移植入ES或ips提供者的體內(nèi)。5、然后根據(jù)實(shí)際情況使用抗排異藥物。本發(fā)明具有骨髓來源充足，骨髓中的人干細(xì)胞的遺傳背景與骨髓接受者相同，因此，不會(huì)遭骨髓接受者免疫排斥，以及細(xì)胞的年齡較幼稚。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。按此目的提供的使個(gè)體去衰老的方法，其步驟特征包括1、用衰老的個(gè)體自身的體細(xì)胞制造的胚胎干細(xì)胞(ES)或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(ips)。2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原動(dòng)物”的囊胚或普通動(dòng)物的囊胚中，然后囊胚移植到假孕的動(dòng)物子宮中發(fā)育成“人-動(dòng)物嵌合體”胚胎。所用的動(dòng)物囊胚可以來自是豬、綿羊或靈長類，以豬較好，因?yàn)樨i生長繁殖的周期比較短，體型比較大。3、從分娩出的人-動(dòng)物嵌合體中抽出骨髓。4、把骨髓移植入與ES或ips遺傳背景相同的個(gè)體。5、然后根據(jù)近期宿主排異移植物的強(qiáng)度的實(shí)際情況適當(dāng)使用抗排異藥物，抗排異藥物最好要求不會(huì)抑制骨髓細(xì)胞增殖，如“欣復(fù)同”，藥品名稱為“嗎替賣考酚酯分散片”，該藥的好處是對(duì)骨髓沒有抑制。人-動(dòng)物嵌合體的骨髓內(nèi)含有4類型的細(xì)胞1、動(dòng)物多能成體干細(xì)胞；2、動(dòng)物組織非干細(xì)胞；3、人的多能成體干細(xì)胞，如造血干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞等；4、人組織非干細(xì)胞。骨髓中的人和動(dòng)物的多能干細(xì)胞輸入人體后，會(huì)定居在人的骨髓中，由于外來的人多能干細(xì)胞的端粒長度比骨髓接受者長，年齡較小，因此，增殖潛能比骨髓接受者自身的骨髓干細(xì)胞大，這樣，外來的人骨髓多能干細(xì)胞會(huì)通過增殖優(yōu)勢(shì)慢慢排擠和占領(lǐng)骨髓接受者自身的骨髓干細(xì)胞的巢穴。一般認(rèn)為，在血液循環(huán)的外周干細(xì)胞是年齡相對(duì)比較大的干細(xì)胞(周衍椒，張鏡如主編，生理學(xué)，第三版，北京，人民衛(wèi)生出版社，1995 ；96)，因此，外來的年齡比較小的骨髓干細(xì)胞更容易排擠和取代骨髓接受者的自身干細(xì)胞。選用弱抗原動(dòng)物的囊胚與人細(xì)胞制造人-動(dòng)物嵌合體的胚胎，其骨髓中的動(dòng)物細(xì)胞在人體內(nèi)不易引起強(qiáng)烈的排異反應(yīng)，因此，安全性較高。但是，用普通動(dòng)物的囊胚與人的細(xì)胞制造人-動(dòng)物嵌合體的胚胎，其骨髓移植入人體會(huì)引起強(qiáng)烈的排異反應(yīng)，需要采用各種抗排異措施，如骨髓稀釋、使用免疫抑制劑、或先分離出人多能干細(xì)胞再移植。一般來說，人-動(dòng)物嵌合體的胎兒在分娩后很難存活，如果分娩出的八-動(dòng)物嵌合體的胎兒能夠存活，可以飼養(yǎng)到一定時(shí)期再抽取骨髓；本發(fā)明的技術(shù)路線中，用體細(xì)胞制造胚胎干細(xì)胞(ES)或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(ips)、 動(dòng)物囊胚移植、骨髓的抽取和骨髓移植等技術(shù)都是現(xiàn)成的，這里無需贅述，請(qǐng)查看相關(guān)文獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.使個(gè)體去衰老的方法，其步驟特征包括1、用衰老的個(gè)體自身的體細(xì)胞制造的胚胎干細(xì)胞(ES)或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(ips) ；2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原動(dòng)物”的囊胚或普通動(dòng)物的囊胚中，然后囊胚移植到假孕的動(dòng)物子宮中發(fā)育成“人-動(dòng)物嵌合體”胚胎； 3、從分娩出的人-動(dòng)物嵌合體中抽出骨髓；4、把骨髓移植入與ES或ips遺傳背景相同的個(gè)體；5、然后根據(jù)近期宿主排異移植物的強(qiáng)度的實(shí)際情況適當(dāng)使用抗排異藥物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使個(gè)體去衰老的方法，其特征是所述的所用的動(dòng)物囊胚可以來自豬、綿羊或靈長類。
全文摘要
本發(fā)明涉及衰老生物學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及使個(gè)體去衰老的方法，其步驟特征包括1、用用衰老的個(gè)體自身的體細(xì)胞制造的胚胎干細(xì)胞(ES)或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(ips)；2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原動(dòng)物”的囊胚里，然后囊胚移植到假孕的動(dòng)物子宮中發(fā)育成“人-動(dòng)物嵌合體”胚胎；3、從分娩出的人-動(dòng)物嵌合體中抽出骨髓；4、把骨髓移植入與ES或ips遺傳背景相同的個(gè)體。動(dòng)物骨髓中年輕的人多能成體干細(xì)胞就會(huì)定居在人體的骨髓中，并通過血液循環(huán)達(dá)到個(gè)體所有的器官組織，然后通過細(xì)胞的增殖和分化來替換組織中衰老的細(xì)胞，從而達(dá)到使組織器官甚至個(gè)體去衰老的目的，而骨髓中的動(dòng)物細(xì)胞則會(huì)被人免疫系統(tǒng)清除掉。
文檔編號(hào)A01K67/02GK102293178SQ20111025523
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月28日
發(fā)明者黃必錄 申請(qǐng)人:黃必錄