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科學家正在探索裸鼴鼠的長壽基因以延長小鼠的壽命

科學家正在探索裸鼴鼠的長壽基因以延長小鼠的壽命
  • 事實證明,移植裸鼴鼠的長壽基因可以延長小鼠的壽命。 

  • 該基因不僅可以延長壽命,還可以預防惡性生長。 

  • 透過跨物種輸出這種長壽基因,研究人員有可能延長人類的壽命。 

這項研究由《科學日報》發布:

裸鼴鼠具有獨特的生理特性,使它們有別於其他哺乳動物。  

從近乎失明,到在地下繁衍生息的能力,以及透過外部環境維持體溫的變溫新陳代謝,這些動物造就了獨特的生物。 然而,也許最明顯的標誌是裸鼴鼠的長壽——這些動物可以活到 41 歲,這對小型囓齒動物來說是一個令人驚訝的壯舉。 

羅徹斯特大學的研究人員注意到鼴鼠的長壽,他們嘗試分離出鼴鼠長壽的基因,並將其轉移到小鼠身上。  

羅徹斯特大學多麗絲·約翰斯·切裡(Doris Johns Cherry)生物學和醫學教授維拉·戈爾布諾娃(Vera Gorbunova)說:「我們的研究提供了一個原理證明,即長壽哺乳動物物種中進化出的獨特長壽機制可以被輸出以延長其他哺乳動物的壽命。 

在本文中,我們將探討研究揭示的將裸鼴鼠基因移植到小鼠體內對健康和壽命的影響。  

我們還將考慮這一發展對於延長人類壽命可能意味著什麼。 

裸鼴鼠獨特的老化機制 

裸鼴鼠在囓齒動物王國中享有特殊的長壽。 這些動物可以活到四十歲,同行喜歡 倉鼠最多只能活五年。 其他動物,如加拿大海狸,與鼴鼠很接近,壽命可達 23 年,與豪豬類似,壽命為 27-28 年。   

鼴鼠的生理和社會屬性的不同方面有助於其長壽。 

例如,裸鼴鼠對不受控制的組織生長表現出卓越的免疫力。 與其他經歷過這種情況的動物相比 20-46% 由於惡性生長導致的死亡率,裸鼴鼠已經進化出有效的機制來對抗這些發展。 

過去,研究人員認為,強大的細胞抵抗力是裸鼴鼠免受生長和相關疾病侵害的原因。 然而,進一步 研究顯示動物的微環境-它的細胞結構和每個細胞周圍的分子,加上鼴鼠的免疫系統在早期階段抑制惡性生長,而不是提供針對這些情況的即時抵抗機制。  

同樣,作為穴居動物,裸鼴鼠已經進化出高效的方法來最大限度地利用地下有限的氧氣。 透過適應低氧水平,這些動物具備了在地下環境中繁衍生息的理想資源。 

鼴鼠呼吸時, 氧氣攝入量會導致氧化壓力,或粒線體中活性氧(ROS)的釋放-粒線體是細胞中負責產生能量的部分。 由於鼴鼠從小就採取這種做法,因此早期接觸氧化壓力可以減少與壓力相關的衰老,從而有助於其長壽。  

鼴鼠的獨特之處在於它 新陳代謝率低。 這些生物需要較少的能量來維持其日常功能。 這種低比率可能與管理地下有限食物資源的需要有關。   

鼴鼠的 dna 運作也有助於其長壽。 dna 是每個細胞單元的核心特徵之一,輻射、化學物質和代謝副產物等環境暴露造成的預期磨損可能會損害這種結構,導致細胞老化。 裸鼴鼠已開發出有效的 Dna修復機制 保持細胞完整性,這有助於減緩老化過程。 

但裸鼴鼠長壽的核心是特殊的分子——高分子量透明質酸(HMW-HA). 研究人員先前發現這種化合物為 負責的機制 鼴鼠能夠防止危及生命的生長,並且具有較高的中位數壽命。 透過分離這種化合物並將其移植到其他動物身上,科學家正在測試一種延長個體壽命的潛在替代方案。 

Hmw-ha 化合物如何延長壽命? 

Hmw-ha基因是裸鼴鼠長壽的強大力量。 除了延長壽命之外,這些分子還調節核心功能,促進認知能力、心臟健康、關節功能和通常隨著年齡的增長而退化的支持系統。  

高分子量透明質酸是體內天然存在的物質。 正如在裸鼴鼠身上所證明的那樣,這種化合物具有多種功能,並以其保持水分、潤滑和組織完整性的能力而聞名。  

由於透明質酸分子的大小,hmw-ha 被標記為「高分子量」。 與裸鼴鼠相比,裸鼴鼠的分子量較大 人類低分子量,或雞冠的中等分子酸。 

據,直到...為止 抗衰老特性 HMW-HA 具有強大的功效,可延緩預期的衰老特徵。 這種化合物可支持組織穩定性並改善體內平衡。 其抗發炎功能也有助於維持細胞完整性,而 HMW-HA 的抗轉移特性可防止生物體中的疾病在細胞之間傳播。  

Hmw-ha 可以出於多種目的進行分離或修飾。 在這項研究中,研究人員轉移了負責製造這種化合物的基因,以發現鼴鼠的壽命是否可以移植到小鼠身上。 

將產生 hmw-ha 的基因轉移到小鼠體內 

與裸鼴鼠相比,實驗鼠的平均壽命約為 4.5 年。 

研究人員對延長這些囓齒類動物的壽命感到好奇,他們對小鼠模型進行了基因改造,以產生裸鼴鼠版本的透明質酸合成酶 2 基因,該基因可產生產生 hmw-ha 的蛋白質。 

研究人員發現,用裸鼴鼠長壽基因增強的小鼠可以更好地防止生長和惡性皮膚細胞。 

這些小鼠的健康狀況也有所改善,最重要的是,它們比普通小鼠的壽命更長。 

當這些增強的小鼠變老時,研究人員發現它們身體不同部位的發炎跡象減少,這是老化的常見跡象。 與普通囓齒動物相比,這些囓齒動物也保持著更健康的腸道。 

人類壽命延長? 

將基因從一種哺乳動物移植到另一種哺乳動物的成功為人類的壽命延長開闢了可能性。 「從在裸鼴鼠體內發現 hmw-ha 到證明 hmw-ha 可以改善小鼠的健康,我們花了 10 年時間,」gorbunova 說。 “我們的下一個目標是將這種好處轉移給人類。” 

研究人員正在考慮兩種可能將裸鼴鼠的長壽基因轉移到人體系統中的方法。 第一個是減緩由氧化壓力等常見影響引起的 hmw-ha 化合物的降解過程。 其次,這些科學家將採取措施刺激這些基因的產生,以促進人類壽命的延長。 

「我們已經確定了可以減緩透明質酸降解的分子,並正在臨床前試驗中對其進行測試,」生物學教授 Andrei Seluanov 說。 “我們希望我們的發現能夠提供第一個但不是最後一個例子,說明長壽物種的長壽適應如何能夠有益於人類的長壽和健康。” 

結論 

我們才剛開始觸及人類和動物生命延長的表面。 

僅透過這項研究,研究人員就發現了一種不僅可以延長壽命的方法,還可以改善健康並控制與老化相關的通常衰退的方法。 

這些新發現為改善人類福祉和更好地了解生物體的內部運作和能力開闢了可能性。 

參考:

Hadi F、Kulaberoglu Y、Lazarus KA 等人。 裸鼴鼠細胞的轉化。 自然。 2020;583(7814):E1-E7。 doi:10.1038/s41586-020-2410-x 

Saldmann f、viltard m、leroy c、friedlander g。 氧化醫學細胞長壽。 2019;2019:4502819。 發佈於 2019 年 2 月 7 日。 

Snetkov p、zakharova k、morozkina s、olekhnovich r、uspenskaya m。 聚合物(巴塞爾)。 2020;12(8):1800。 2020 年 8 月 11 日發布。 

Gorbunova v、takasugi m、seluanov a。 細胞壓力。 2020;4(9):227-229。 發佈於 2020 年 7 月 17 日。 



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