物理學和生物學聯手戰勝衰老

日期：2015-08-31 08:51:35

最近，一個新的生物科技公司Gero，與衰老研究著名學者Robert J. Shmookler Reis教授合作，為衰老生物學以及與年齡有關的疾病，帶來了新的見解。Robert J. Shmookler Reis教授是世界上延長壽命領域的最高紀錄保持者，他發現兩個突變能夠使線蟲的age-1 gene（編碼幾個信號通路中的關鍵中間體PI3K）鈍化，從而將線蟲的壽命延長10倍。

這項研究主要圍繞著某些基因調控網絡的穩定性和抗逆性。相關研究結果剛剛發表在自然出版集團的《Scientific Reports》雜志。

Gero首席問題官Peter Fedichev博士說：“在這項工作中，我們分析了一個簡單基因網絡模型的穩定性，結果發現，最常見物種的基因網絡，本質上是不穩定的。隨著時間的推移，它經歷了基因調節偏差的指數積累，從而導致疾病和死亡。我們推測，這種不穩定性是衰老的原因。然而，修復系統應該是足夠有效的，基因網絡可能穩定，所以基因調控的損傷可以隨著生物體死亡而受到約束。”

他們的模型描述的遺傳網絡的穩定情況，適合可忽略的衰老現象。眾所周知，可忽略的衰老動物，如裸鼴鼠，隨著年齡增加并沒有顯示功能下降和死亡率上升的跡象。這些物種的組織是非常抗應激的。

相反，在人類中以及其他大多數已知的物種中，死亡率是隨年齡呈指數增長的。衰老過程中生殖、再生功能及抗應激能力下降。這些都是基因網絡不穩定的根本表現。

根據這種模型，基因網絡的穩定性取決于幾個主要的參數，如有效的基因網絡連通性、“有效”的基因組大小、蛋白質組的周轉率和DNA修復率。我們可以通過調整這些參數中任何一個，來延長壽命。這一假說得到了生物學證據的支持，這些證據是從進化觀察結果或已顯著延長壽命的科學家進行的各種實驗推斷而來。

例如，通過核基因組轉移而保護線粒體基因，或通過建立核被膜進行檢測，可大大減少基因和細胞環境之間有效的相互作用。這些事件被認為是導致多細胞生命形成的主要因素，反過來它又導致生物體復雜度和預期壽命的急劇增加。通過抑制參與轉錄因子調控的激酶級聯反應，可實驗性地減少網絡連通性，導致對線蟲壽命產生戲劇性的效果（一個單一的突變可引起高達10倍的壽命延長）。

研究人員對應激、應激抗性和衰老之間的關系，進行了分析，并證明，即使在一個非常年輕的年齡段上，所遇到的應激對基因調控的損害，都可能會持續很長的時間，并影響壽命。這就是為什么我們認為，進一步研究“基因網絡穩定性和老化之間的關系”，將有可能開發出一種全新的治療方法，可能對年齡相關的疾病和衰老本身，具有強大而持久的影響。