随着人類壽命的延長,越來越多的人能夠活到 120 歲甚至更長。而且,在科學家的設想中,我們不僅會更長壽,而且會活得更年輕——在 1998 年,科學家緻力于讓 60 歲的人可以保持 40 歲的身體狀态;而到了 2030 年,這一潛力将急劇增加,90 歲的人可以保持 40 歲的身體狀态。年紀大并不意味着衰老。
而在真正到達這個未來世界、讓這一 " 如果 " 真正發生之前,我們需要了解、做的還有很多很多。在克利夫蘭醫學中心名譽首席健康官邁克爾 · 羅伊森(Michael F. Roizen)博士的新書《不老時代》中,他将會帶領我們共同探讨以下這些影響着人類壽命、健康與生命質量的問題:
未來 30 年,有哪些即将席卷世界的醫學突破?
我們能夠使老化細胞恢複年輕嗎?
仿生器官能夠修複或替換我們不健康的身體部位嗎?
免疫療法會是治愈癌症和傳染病的關鍵嗎?
基因編輯對減少和消除疾病有哪些影響?
如果一個人 90 歲卻擁有 40 歲的狀态,我們該如何工作和生活?
一、DNA 操控
2020 年夏天,弗吉尼亞大學的研究人員有了一項新發現,這項發現可能是治愈最緻命的癌症之一的重要一環。
他們發現了某種基因——這種基因與至少某些類型的膠質母細胞瘤有關,會引發一種侵襲性的、幾乎會緻命的腦癌。該緻癌基因對于這種特定類型腫瘤的存活至關重要。在膠質母細胞瘤中,癌細胞依附該基因,以飛快的速度實現生長、轉移,最終侵害患者的生命。在小鼠實驗中,弗吉尼亞大學的研究人員能夠識别該膠質細胞瘤特有的基因,并阻斷其活性。效果如何?癌細胞被殺死了,而健康細胞沒有受到損害。
盡管要确定涉及該基因的療法是否可以成功治愈膠質母細胞瘤,我們仍有很長的路要走,但是這項研究使人們關注到另一個關于長壽的有前途的領域——基因治療和基因編輯。
這些認知都源于 " 人類基因組計劃 ",這個計劃旨在揭開組成人體基因的幾十億個堿基對的秘密,繪制人類基因組圖譜——由字母 A、C、G 和 T 所代表的 4 種化學物質,以堿基對的形式決定了你的一切,從頭發顔色到疾病易感性;你的基因序列呢?大約有 32 億個上述字母構成的 22500 個基因,這就是你的個人編碼;這些編碼包含在 23 對染色體中,每對染色體分别來自父母雙方。每條染色體包含數百到數千個基因,這些基因中有指導蛋白質合成的編碼,也有控制細胞生長、發揮作用和生存的編碼。
從你被詢問家族史的次數中,你就知道,基因會影響你的健康。你的基因決定了你是男性還是女性,你是否容易患癌症或心髒病,或任何其他疾病。但有趣的點就在這裏。在這 22500 個 DNA 基因中,隻有大約 1500 個基因在任何時候都是 " 開放 " 的,這表明我們體内的确有生物開關,這也表明我們可以通過選擇生活方式(比如飲食和壓力管理)來控制其中 80% 的基因的開放或關閉。
這些 " 表觀遺傳 " 開關一直是人們讨論或困惑的焦點,涉及我們是否能控制基因的問題。但許多生活方式已經被證實對這些開關有影響。記住,健康的細胞會再造健康的細胞,而不健康的細胞會創造更多不健康的細胞。
爲什麽我們需要改變基因的開啓或關閉呢?有些基因缺陷可能是我們與生俱來的,有些 DNA 可能會随着時間的推移而受損。随着年齡的增長,我們的周圍環境和正常的細胞生理過程會對我們的基因及其開關(表觀遺傳)造成損害。這種損害在人的一生中不斷積累,并且會加速衰老。
所有的癌症都是由一個或多個基因突變引起的。這些突變通常是後天的,但偶爾也會遺傳。迄今爲止,科學家們已經鑒定出超過 560 種人類癌症基因。獲得性緻癌基因突變的最常見原因是細胞分裂過程中的随機 DNA" 錯誤 "。其他原因包括吸煙、衰老、X 光、紫外線輻射、放射性物質、化學物質(如橙劑、石棉)、激素、肥胖和病毒等。
因此,基因異常是癌症和其他一些疾病的主要原因,這意味着基因修複很有可能可以讓基因恢複正常。其中一種比較引人注目的方法叫CRISPR/Cas9 基因編輯技術。
CRISPR 技術曾獲諾貝爾獎,它的工作原理類似于生物剪刀:将病毒載體插入人體,以檢測有缺陷的基因序列;帶有 RNA 和蛋白質的病毒載體會找到出錯的确切位置,然後利用蛋白質将其切割,從根本上消除導緻錯誤信息的基因序列,将其切碎并損毀。這個方案的優點在于:這種技術可以标記并記住它們切割的片段,這樣它就可以抵禦、消除或改變進一步發展的變異或 DNA 突變。這項技術有望幫助治療阿爾茨海默病和其他腦部相關疾病。
人們還有可能對諸多基因進行編輯,這些基因與抑郁症、阿爾茨海默病、藥物成瘾、關節炎以及其他導緻衰老、不健康和死亡的疾病相關。
與基因相關的潛在的抗衰老方法有 3 大類:
基因療法:操控衰老及功能失調的基因,使它們表現得更年輕有活力且能正常發揮作用。
基因編輯:去除引起健康問題的根源基因。
表觀遺傳編輯:在不改變基因的情況下打開或關閉控制特定基因的開關。
研究界對基因治療和基因編輯在治療疾病和抵抗衰老方面的作用寄予了厚望。所有的工作、發展和研究都圍繞着一個重要的問題,它同時也爲我們帶來極大的希望,即如果我們能識别出那些在我們體内犯下了生物 " 罪行 " 的 " 有害 " 基因,我們能把它們改造成 " 正直 " 的細胞公民嗎?還是說必須得判它們死刑?
如果我們能做到上述兩點中的任何一點,我們将在治療或預防疾病方面取得重大進展,因爲我們将能夠改變我們基因的功能,将我們最初認爲是命中注定的東西變成可以編輯的東西,甚至可以使這些東西回到原始狀态重新啓動。
來自加州大學戴維斯分校和聖叠戈分校、哈佛大學、麻省理工學院和其他機構的研究小組已經在動物身上實現了這一點,他們在小鼠實驗中實現了這種基因重置,這些經過基因重編程的老鼠與同齡老鼠相比具有較高的衰老程度——将小鼠對蛋白質生産過程的控制狀态恢複到和它們年輕時一樣即可。
找到需要控制 / 改變的基因很困難(日本科學家山中伸彌曾因發現這些基因而獲得諾貝爾獎),但要将蛋白質生産控制在合适的水平更加困難——雖然打開這些基因開關會讓老鼠重新變得年輕,但它們很快就會因這些基因瘋長而患上癌症。因此,科學家又在實驗室裏進行了近 14 年的研究,直到找到了合适劑量和類型的物質,保證在不增加癌症風險的情況下讓老鼠恢複青春。
2019 年,科學家報告說,他們通過關閉一種與衰老有關的基因,使線蟲的壽命延長了一倍。雖然線蟲的壽命隻是從 3 周增加到了 6 周,但線蟲與人類的 DNA 有 21% 是相同的,而且線蟲有許多與人類共同的生物學基本特征,這些特征對人體來說至關重要,這使得這一研究非常具有探索價值。
現在,一個研究小組整合了緬因州 MDI 生物實驗室、加利福尼亞州巴克衰老研究所和中國南京大學的資源,通過關閉兩個基因(IIS 和 TOR 基因),将線蟲的壽命延長到了其正常壽命的 5 倍。如果這種延長壽命的方法也适用于人類,那麽有一天人類也将有可能活到 400 歲。
二、表觀遺傳學
在 2020 年底,一項研究表明你可以通過處理某些導緻基因表達衰老症狀的表觀遺傳變化,讓細胞通過自我修複來逆轉眼部衰老,眼睛的視網膜和視神經能夠因此而再生。但這一成就的意義不僅僅局限于此,它證明了重編程細胞中的甲基化過程可以讓細胞實現自我修複或自我取代。
基因編輯和表觀遺傳開關調控技術并不完美,但它們正在不斷被改進。大約有 10000 種疾病是由單個基因的單個錯誤引起的。理論上,我們應該可以通過基因編輯将它們一一消滅。如果你知道基因和錯誤在哪裏,你就可以消除它。另一個重要的觀點是,你可以通過選擇生活方式來改造自身的基因,從而控制你基因的開關。
但其實,我們一直在改變我們基因的功能或表達方式——像運動和飲食這樣的行爲在任何時候都會影響我們基因的工作方式,也會影響這 1500 個基因中的哪一個将被表達(制造它對應的蛋白質)。這就是我們所說的 " 啓動 " 基因,這樣它們就能制造對應的蛋白質。
這意味着人體的某些生物學特征和功能不是固定的,而是可變的,即能夠受到外界因素的影響。許多生活方式的選擇在基因如何啓動以及哪些基因被啓動方面發揮着作用,這表明你可以改變你的家族遺傳史。雖然有點兒難以置信,但是你很可能不必受到你遺傳基因的影響。
現在人們認爲衰老——特别是使你衰老的基因——是由一個被稱爲甲基化和去甲基化的過程啓動或關閉的。這個過程可以抑制基因,使它們無法被激活或失效。爲什麽這很重要?如果衰老是由基因表達而不是基因本身的損傷引起的,那麽我們應該能夠操縱受環境因素影響的 DNA,并将控制蛋白質産生的過程恢複到年輕時的水平。這一假說被稱爲衰老的表觀遺傳模型。
擁有控制基因的甲基化和去甲基化能力,你就可以控制基因的啓動和關閉。從某種程度上來說,這個過程幾乎就像生物學形式的人工智能:你可以操縱自己的基因,讓它們按照你想要的方式發揮作用,并改變一些不太好的遺傳基因。誰不想擁有這種能力呢?它不僅僅是讓你感覺更好,還會延長你的黃金歲月,延續你的年輕狀态。無論你的年齡是多少,你都有更長的時間來感受年輕,呈現以及保持年輕狀态。