在最近发表在《衰老生物学》上的一项研究中，来自生物技术公司Gero 的研究人员提出了一种以熵为中心的开创性衰老模型，熵是复杂系统趋向无序的趋势。该模型以热力学第二定律为基础，认为随着人类年龄的增长，不可逆的分子变化逐渐积累（由熵驱动），增加了与年龄相关的疾病和死亡的可能性。
Gero研究结果为生物设计提供了一个新的视角，为衰老提供了一个有趣的视角，并让我们更多地了解熵在决定寿命和衰老方面的作用，这可能为治疗干预指明有希望的途径，从而显著延长人类的健康寿命。
熵是热力学中的一个基本概念，它描述了系统随着时间的推移从有序演变为无序的不可逆趋势。熵应用于生物衰老，表现为累积分子损伤，例如 DNA 甲基化错误和突变，这些损伤在细胞的整个生命周期中逐渐积累。这种积累逐渐削弱了身体维持体内平衡的能力，加速了疾病易感性和死亡风险。
虽然细胞重编程和抗衰老药物可以解决衰老的一些表现，但它们不能逆转这些熵驱动的变化，这正是 Gero 的方法与众不同之处。
该研究利用大量人类数据集的数据，包括英国生物库的 DNA 甲基化图谱和纵向医疗记录，来模拟熵如何影响生物系统。Gero 团队证明，基于熵的衰老在人类体内的积累方式与小鼠等短命生物不同，后者往往在积累大量熵损伤之前就屈服于基因编程的衰老
熵老化模型
这项研究将与年龄有关的衰退的潜在驱动因素分为两种不同的机制，强调了熵在人类衰老中的关键作用。
- 第一种机制是与年龄有关的疾病——高血压等系统性衰竭——这些疾病可以单独识别，通常可以治疗。
- 然而，第二种机制是在分子水平上积累的微观损伤。这种类型的损伤是由不完善的细胞修复过程造成的，使用现有技术无法逆转。
这种模型使人们质疑使用小鼠作为人类衰老研究的替代物的有效性。小鼠的寿命较短，主要在熵值损伤对其寿命产生重大影响之前就死于与年龄有关的疾病，但相比之下，人类有能力控制与年龄有关的疾病，从而允许熵驱动的分子损伤在更长的时间内逐渐积累。
小鼠研究不是了解人类衰老的良好方法；小鼠和人类的衰老方式根本不同。
鉴于传统动物模型的局限性，Gero 的研究代表了使用人类数据研究人类衰老的转变。在物理学中，我们不需要了解每个变量来掌握系统的行为。就像热力学在人们同意分子存在之前帮助设计蒸汽机一样，我们可以利用统计物理学来简化生物复杂性并推动衰老研究的进展。
在新的研究中，格罗的科学家提出了一个量化理论模型，将调节相互作用和配置转变的动态与死亡加速和衰老联系起来——他解释说，这些复杂性在短寿物种中很难捕捉。
找到分子靶点
利用这种基于熵的模型，Gero 确定了可能在调节衰老背后的熵过程中发挥作用的特定分子靶点，通过操纵这些靶点，研究人员希望研制出能够减缓熵积累的药物，从而延长个体免受重大疾病困扰的寿命。
这一新发现通过强调人类衰老的熵性质，“从根本上改变”了我们开发与年龄相关的疾病治疗方法。
尽管细胞重编程等干预措施可能会延长寿命，但由于基于熵的分子损伤的不可逆性，它们不太可能将寿命延长到一定限度——估计约为 120 年。
那么，减缓熵驱动的破坏是否可能使寿命延长成为可能？
关键挑战在于不可逆（熵）和可逆衰老特征在调节不同物种寿命方面发挥的不同作用。
减缓细胞层面的熵过程：对于显著延长人类的健康寿命和寿命至关重要