Nature子刊：關閉“衰老基因”
日期：2014-01-06 09:34:36
限制熱量消耗是少數行之有效的抗衰老方法之一。盡管潛在的機制未知，一些研究證實在酵母、線蟲、果蠅、猴子和人類中限制熱量可以延長壽命。
現在來自特拉維夫大學Eytan Ruppin教授實驗室的博士后Keren Yizhak，以及她的同事們開發出了一種計算機算法，可以預測出“關閉”哪些基因能夠獲得與熱量限制一樣的抗衰老效應。這些研究發現有可能促使研發出治療衰老的新藥。相關研究論文發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。
Yizhak說：“大多數算法都是設法找到殺死細胞的藥物靶點來治療癌癥或細菌感染。我們的算法是第一個在我們的領域尋找并非殺死細胞，而是將它們從疾病狀態轉換至健康狀態的藥物靶點。”
數字化實驗室
Ruppin教授實驗室是迅速發展的全基因代謝建模（GSMMs）領域的領頭羊。GSMMs是利用數學方程及計算機來描述活細胞的新陳代謝過程。單個模型一旦建立起來就可充當數字實驗室，使得原來勞動密集型的測試只需通過點擊鼠標就能夠完成。Yizhak將她的算法命名為“代謝轉換算法”（MTA），它能夠獲取任兩種代謝狀態的信息，預測從一種狀態轉換至另一種狀態所需要的環境或遺傳改變。
“基因表達”就是指在單個細胞中檢測個別基因的表達水平，研究人員可以通過各種方式來“關閉”基因阻止它們在細胞中表達。在這項研究中，Yizhak將MTA應用到了衰老遺傳學。在利用她特別設計的MTA證實了從前的實驗結果后，她再用它預測了關閉哪些基因可使得衰老酵母基因表達變得與年輕酵母相似。由于酵母的許多DNA在人類都得以保存，它成為了目前最廣泛使用的遺傳模型。
MTA鑒別出的一些基因已知關閉時可延長酵母的壽命。Yizhak在她發現的其他基因中挑選出了7個送去巴依蘭大學實驗室進行測試。研究人員發現在現實的、非數字化酵母中關閉兩個基因：GRE3和ADH2可顯著延長酵母的壽命。
Yizhak說：“原本預期3%的酵母基因可以延長壽命，而我們所做的將這一預期頻率提高了10倍，這是非常鼓舞人心的。”
人類的希望
MTA不僅可提供關于細胞代謝的系統認識，還能夠闡明鑒別的基因促成基因表達發生改變的機制。就GRE3和ADH2來說，MTA證實關閉這些基因可提高酵母中的氧化應激水平，因此有可能誘導出與熱量限制相似的輕微壓力。
在最后的測試中，Yizhak將MTA應用于人類代謝信息。MTA鑒別出了一組基因可轉換來自4個不同研究的老人與青年之間40-70%的差異。盡管當前還無法在人類中驗證這些結果，許多基因已知可在酵母、線蟲和小鼠中延長壽命。
接下來，Yizhak將研究關閉MTA預測的這些基因是否能夠延長轉基因小鼠的壽命。有一天，能夠開發出靶向人類基因的藥物有可能使得我們的壽命延長。此外，還可以應用MTA來尋找代謝發揮作用的一些疾病，如肥胖、糖尿病、神經退行性疾病和癌癥等的藥物靶點。
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