一种实验性疫苗成功地消除了老鼠体内的衰老细胞,帮助延长了老鼠的寿命,并逆转了一些与年龄有关的疾病的迹象。
研究人员表示,该实验是在研制类似人类疫苗的道路上迈出的一步,但它真的能起作用吗?
明尼苏达大学生物化学、分子生物学和生物物理学教授、衰老与代谢生物学研究所副主任保罗·罗宾斯在谈到老鼠研究时说:“我认为数据非常有力……这是一个非常好的原理证明。”他表示,从理论上来说,同样的方法也适用于人类。但他并没有参与这项研究。
最大的问题是这种疫苗对人类是否安全,为了弄清楚这一点,研究人员需要在动物身上进行更多额外的研究,包括非人类灵长类动物实验,并在人类患者身上进行彻底的安全试验。
根据美国国家衰老研究所(NIA)的研究,这种新疫苗针对的是衰老细胞,这些细胞由于损伤或压力而停止增殖,但却不会正常死亡。随着我们年龄的增长,免疫系统清除这些细胞的效率降低,这些细胞就会不断积累。
衰老细胞释放化合物,引发炎症,从而损害附近的健康细胞。有证据表明,这种衰老细胞的积累导致了一系列与年龄相关的疾病,包括癌症、老年痴呆症和动脉粥样硬化等。
在过去的十年里,科学家们一直致力于开发“抗衰老疗法”,即能够从身体中清除衰老细胞的药物。其中一些药物可以减少炎症,延缓年龄相关疾病的发作,延长啮齿动物的寿命。罗宾斯说,这些药物中有几十种已经进入了人类患者的临床试验。
罗宾斯说,使用疫苗而不是药物来针对衰老细胞的潜在好处是,人们可以在50岁时接种疫苗,从而从一开始就避免衰老细胞的积累。
接种疫苗的人的免疫系统将被训练去寻找衰老细胞并在找到时将其摧毁;相比之下,服用抗衰老药物的人需要反复服用,因为衰老细胞会在每个疗程后重新积累。
为了开发他们的抗衰老疫苗,研究人员在衰老细胞上选择了一个特定的靶点,即“抗原”——这是一种免疫系统要瞄准的目标。
但是,由于全身的细胞都会衰老,不同的衰老细胞看起来是不同的。该研究的资深作者、东京顺天堂大学医学院教授、顺天堂大学医院心血管医学主任米诺博士在接受媒体采访时表示。
在这项概念验证性研究中,研究小组将注意力集中在一种细胞类型上:衰老的血管内皮细胞,这种细胞分布在动脉、静脉和毛细血管内部。他们分析了哪些蛋白质大量出现在这些细胞表面,以确定哪些蛋白质可以成为他们的疫苗的良好靶点。
他们从识别到的蛋白质中选择了一种叫做“非转移性黑色素瘤糖蛋白B”(GPNMB)的蛋白质,这种蛋白质似乎会随着年龄在某些组织中积累,并导致各种疾病。
根据其他相关杂志2018年的一份报告,同样的蛋白质也大量出现在某些类型的癌细胞上,包括黑色素瘤。
在这次的研究中,研究小组观察了动脉粥样硬化患者的组织样本,发现他们的血管内皮细胞比没有动脉粥样硬化的细胞含有更多的GPNMB。
根据《临床化学与检验医学》杂志2020年的一份报告,有证据表明,由衰老细胞喷出的分子直接导致了动脉粥样硬化斑块的积累;考虑到这一点,研究小组想知道从体内清除重GPNMB细胞是否有助于降低这些斑块的密度。
为了验证这一想法,研究小组使用了动脉粥样硬化的小鼠模型,然后通过基因修饰去除了啮齿类动物体内的GPNMB阳性细胞。在移除这些细胞后,他们发现老鼠动脉中的斑块数量迅速减少。这些发现使研究小组确信GPNMB是他们的抗衰老疫苗的目标。
该研究小组专门研制了一种肽疫苗,这种疫苗以较长的蛋白质序列的短段为靶点。一旦注射到老鼠体内,疫苗促使免疫系统产生针对GPNMB蛋白部分的抗体,这些抗体附着在蛋白质上,并对标记附着的细胞进行破坏。
与注射安慰剂的小鼠相比,注射疫苗的小鼠的GPNMB阳性细胞、动脉斑块和炎症分子显著减少。他们发现,与对照组相比,接种疫苗的小鼠衰老的特异性分子标记物也减少了。
为了观察疫苗是否对一般衰老迹象有任何影响,研究小组给一岁多一点的中年老鼠接种了疫苗,然后在大约1.5岁时测试它们的敏捷性。研究小组发现,注射了安慰剂的老鼠在老年时行动更少,速度也更慢,而注射了疫苗的老鼠却更敏捷。
更重要的是,在第三个实验中,研究小组发现注射疫苗的老鼠比注射安慰剂的老鼠活得稍微长一些,这暗示注射疫苗可能在一定程度上延长寿命。
罗宾斯说,研究小组没有注意到接种疫苗的小鼠有任何副作用,这一点令人惊讶。但由于GPNMB蛋白可以在多种细胞中发现,而不仅仅是在衰老的细胞中,人们预期可能会有一些脱靶效应。
米诺博士说,除了将新疫苗投入人体试验之外,该团队还计划开发针对不同类型衰老细胞的额外疫苗,这些细胞可能具有不同的表面蛋白质,可以被免疫系统瞄准。但他说,首先需要识别这些蛋白质,然后才能制定相匹配的疫苗。
美国国立卫生研究院一项名为“细胞衰老网络”(SenNet)的新拨款正致力于解决这一问题。从长远来看,该领域的目标是开发一种能一次性对抗衰老的多个方面的抗衰老疫苗或药物。
该研究结果10日发表在英国《自然·老化》杂志的网站上。
(独家编译:科幻世界)
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