德國科學家做出了一項可以減緩老化過程的“重大發現”

儘管醫學領域經過幾個世紀的研究和進步,但仍有許多未解之謎,其中最主要的是了解導致老化的原因以及我們如何減緩或逆轉老化。

但德國科學家團隊發表在科學期刊《自然》上的一項新研究可能最終找到了這些問題的答案。

德國科隆大學的研究人員不僅發現基因轉錄(細胞生成 DNA 鏈 RNA 副本的過程)隨著年齡的增長而變得更快,但精確度降低且更容易出錯;他們也發現某些流程可以幫助我們扭轉這種下降趨勢。

首席研究員安德烈亞斯·拜爾(Andreas Beyer) 博士表示:「到目前為止,這是我一生中唯一靈光一現的時刻。我的意思是,這是一種不是每隔一天就會有的發現。

「推特上掀起了一場風暴。有些同事非常興奮,」他告訴歐洲新聞台。

拜爾說,十年前,在拜爾和他的團隊開始他們的研究計畫之前,典型的衰老研究「只是關注差異基因表現」。

他解釋說,先前的研究提出了諸如「當你變老時,哪些基因被打開,哪些基因被關閉?」之類的問題。以及“這如何改變細胞的調節或新陳代謝?”

但沒有人問轉錄過程本身如何隨著我們年齡的增長而變化,這項探究可以產生洞察力,最終幫助我們扭轉或阻止衰退。

轉錄,健康老化的關鍵

轉錄是 Beyer 研究的基礎,因為它是細胞將 DNA 片段複製成 RNA 的過程。

該副本很重要,因為它攜帶在細胞中製造新蛋白質所需的遺傳訊息。蛋白質決定細胞的健康和功能,然後細胞建構所有生物。

在我們的一生中,我們的細胞會再生,「但每個細胞都是不同的,而使它們不同的是其中激活的不同基因,」拜爾解釋道。 「這種活化稱為轉錄」。

由於基因賦予細胞其目的,因此它們的轉錄必須完美無缺。

「你需要為每個基因創建適量的轉錄本,並擁有基因序列的精確副本,而且,你還需要激活細胞發揮其應有功能所需的確切基因,」拜爾說。

人體中有許多不同類型的細胞:神經細胞、肌肉細胞、血球、皮膚細胞等等。由於每個細胞履行不同的功能,因此每種細胞類型中都會活化(轉錄)一組不同的基因。

Beyer 稱之為負責製作基因序列轉錄副本的“機器”,稱為 Pol II(RNA 聚合酶 II)。

他的團隊發現,隨著年齡的增長,轉錄過程會變得更快,這種加速的轉錄會導致 Pol II 犯更多錯誤,導致本質上「壞」的拷貝,從而導致多種疾病。

「如果 Pol II 變得太快,就會犯更多錯誤,然後序列就不再與基因組序列相同。其後果與基因組本身發生突變時所產生的後果類似,」拜爾說。

停止錯誤的儲存格複製

先前的研究已經證明,低熱量飲食和抑制胰島素信號(阻斷胰島素和細胞之間的信號)可以延緩許多動物的衰老並延長壽命。

在他們的實驗中,Beyer 的團隊試圖找出這些是否對減慢 Pol II 的速度和減少錯誤副本的數量有任何影響。

這項研究由6 個不同實驗室的26 名人員共同合作完成,首先對經過基因改造以抑制胰島素信號傳導的蠕蟲、小鼠和果蠅以及低熱量飲食的小鼠進行研究,以確定老年細胞轉錄的表現。在這兩種情況下,波爾 II 的反應和行駛速度都更慢,犯的錯誤也更少。

拜爾和他的團隊隨後追蹤了攜帶減緩 Pol II 突變的果蠅和蠕蟲的存活情況,這些動物的壽命比非突變同類的壽命長 10% 至 20%。

當研究人員使用基因編輯來逆轉蠕蟲的突變時,動物的壽命縮短了,從而建立了因果關係。

為了在人體上測試他們的實驗,他們使用了年輕人和老年人的血液樣本。

「當我們在體外將年輕細胞與非常古老的細胞進行比較時,我們得到了完全相同的結果,」主要研究人員之一阿吉里斯·帕潘托尼斯 (Argyris Papantonis) 告訴歐洲新聞台。

拜爾說,跨物種研究結果證實,這「確實是一種適用於老化的普遍現象,而不僅僅是蒼蠅等單一模型所特有的現象」。

「我們的研究表明,健康飲食或熱量限制干預可以提高細胞中 RNA 生成的轉錄品質。從長遠來看,這將對細胞產生有益的影響」。

研究結果帕潘托尼斯指出,可以幫助預防癌症的出現,因為「這是一種由於錯誤而導致的晚年疾病。限制錯誤可能是限制癌症出現或晚年疾病的一種方法」。

它們還可能讓我們“更好地理解衰老,更好地理解衰老時發生的事情”,並最終“更好地理解幹預措施,我認為這為延緩衰老或擴大健康老齡化開闢了新的機會, 」拜爾說。