DNA突变vs.表观遗传:谁才是衰老真正推手?

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2021年底,以色列亿万富翁尤里·米尔纳在他位于加州价值1亿美元的豪宅中,聚集了一些当代最著名的科学家。他们讨论的主题是如何逆转衰老。我们的细胞能否被重新编程,回到更年轻的状态?对于这位年迈的亿万富翁来说,最重要的是,这项技术能多快被开发出来?

这次特别的聚会促成了生物技术初创公司Altos Labs的成立,该公司致力于研发一种能够延长人类寿命的抗衰老疗法。到了第二年,Altos Labs已经筹集了大约30亿美元的资金,其中包括杰夫·贝佐斯的投资。

Altos Labs的一个研究重点是通过去除细胞中随时间积累的表观遗传标记来逆转衰老。基于山中伸弥在2006年的突破性发现,该团队计划利用四种关键蛋白质将细胞恢复到胚胎状态,从而消除所有衰老的生物学标记。

然而,加州大学圣地亚哥分校的生物学家和流行病学家团队的一项新研究对这一抗衰老研究的核心假设提出了质疑。

研究结果表明:

  • 专注于逆转表观遗传标记可能是错误的抗衰老方法
  • 衰老与DNA突变之间的关系可能才是关键。

新研究的共同作者Trey Ideker认为:许多主要研究机构和公司都在押注于逆转表观遗传时钟作为抗衰老的策略,但我们的研究表明,这可能只是在治疗衰老的症状,而不是根本原因,如果突变确实是导致表观遗传变化的原因,那么这将从根本上改变我们未来抗衰老的方法。

这项研究对所谓的“表观遗传时钟”理论提出了质疑。几十年来,科学家们观察到,随着年龄增长,DNA上会积累化学变化,这些变化遵循DNA甲基化的过程。DNA甲基化是一种将甲基基团添加到DNA上的机制,可以打开或关闭基因。

2011年,遗传学家史蒂夫·霍瓦斯与加州大学洛杉矶分校的研究团队开发了一种系统,可以根据血液中的几种DNA甲基化标记准确估算人体的生物年龄。这个系统被称为霍瓦斯表观遗传时钟,被认为是衰老的统一理论。根据这一理论,DNA上的表观遗传标记不仅仅是细胞衰老的标志,还是导致一系列与年龄相关的细胞功能障碍的驱动因素。因此,许多现代抗衰老研究的目标是逆转或去除这些与年龄相关的甲基化标记。理论上,如果我们能清除这些标记,细胞就能恢复到年轻状态。

霍瓦斯和山中伸弥都是Altos Labs聘请的科学家之一,他们致力于研究抗衰老疗法。

与表观遗传时钟理论相对的是另一种理论,认为DNA中的体细胞突变才是衰老的根本原因。该理论认为,随着细胞复制,突变会自然产生并逐渐积累,最终导致衰老。支持这一理论的证据是,在大多数哺乳动物中,体细胞突变会随着年龄线性增加。换句话说,追踪体细胞突变也是一种有效的测量年龄的方法。

研究人员面临着一个“先有鸡还是先有蛋”的问题:

  • 到底是体细胞突变先发生,
  • 还是甲基化标记先发生?

这两个过程之间有什么关系?

这项新研究通过分析9000多人的基因数据,深入探讨了这种关系。研究发现,体细胞突变和DNA甲基化之间存在明显的关联。因此,使用其中任何一种指标来预测年龄,结果都是相似的。

尽管有证据表明DNA甲基化可能导致体细胞突变,但研究人员指出,他们的模型并没有解释为什么在基因组甲基化水平较低的区域也能检测到突变。换句话说,如果甲基化是突变的驱动因素,那么在甲基化水平较低的区域,突变概率应该会降低,但研究人员并没有观察到这一点。

基于此,研究人员提出了一个激进的理论:突变可能是DNA甲基化的上游驱动因素。这意味着,专注于清除细胞甲基化标记的抗衰老努力可能是徒劳的。

共同作者史蒂文·卡明斯认为:如果体细胞突变是衰老的根本驱动因素,而表观遗传变化只是追踪这一过程,那么逆转衰老将比我们之前想象的要困难得多,这将使我们的研究重点从将衰老视为一个程序化的过程,转向一个主要受随机、累积变化影响的过程。

研究得出结论,专注于表观遗传逆转可能只是在治疗症状,而不是病因

这对于许多耗资数十亿美元的抗衰老项目意味着什么?当Altos Labs等公司开始将他们的实验推向临床研究时,我们很快就会知道答案。

当然,目前一切都只是猜测,但如果发现逆转衰老等基本生物过程比我们想象的要难,我们也不应该感到惊讶。

逆转衰老:亿万富翁是否把金钱投入了错误的战略方向目标?因为方向高于努力

网友:
如果表观遗传噪音不是衰老的驱动力,而突变才是,那么通过OSK(一种基因重编程方法)进行的重编程就不应该出现这样结果:

  1. 提高了老鼠的健康和寿命
  2. 被抑制表观遗传修饰酶所阻止了
  3. 逆转了老年老鼠的失明

……如果突变是永久性的,但事实上,OSK又改善了这些所谓永久性损伤,这是自相矛盾了。

“随时间的随机DNA突变累积是衰老推手”,这是自1944年以来的主流观点,现在我们需要从表观遗传这个角度重新改革整个美国卫生保健系统了。