荷兰科学家通过基因编辑年鱼,关闭C/EBPα基因中的抑制片段,成功延长寿命和健康期,揭示跨物种的长寿机制,对人类抗衰老研究意义重大。
一项刚刚在《衰老细胞》杂志(Aging Cell)上发表的重磅研究。这项研究来自欧洲生物衰老研究所(ERIBA)团队,核心作者包括克里斯汀·米勒(Christine Müller)、约沙·穆克(Joscha S. Muck)、尤金·别列兹科夫(Eugene Berezikov)、科内利斯·卡尔科文(Cornelis F. Calkhoven)等,他们长期研究衰老的分子机制。
这次,他们锁定了一种短命的小鱼——非洲绿松石年鱼(African turquoise killifish),并且通过基因编辑做出了惊人的突破。
一条短命小鱼,为何成了衰老研究的明星?
年鱼的寿命非常短,通常只有几个月,这让它成为研究衰老的完美模型。
科学家们在鱼身上可以观察到和人类相似的衰老特征,比如记忆力下降、体能减弱、肿瘤增加、基因表达紊乱等。
相比寿命长达两三年的小鼠,年鱼就像“加速播放的人生”,让研究人员能在更短时间里看到衰老全过程。
关键基因C/EBPα:寿命调控的“刹车与油门”
研究的主角是一个叫做C/EBPα的转录因子基因。别被名字吓到,它是细胞里的重要调控器,负责控制肝脏、脂肪、皮肤、血液等多个组织的细胞分化与功能。
更关键的是,它的表达方式特别“狡猾”——一个基因可以翻译出三种不同长度的蛋白质,其中有一种短版的蛋白(p30)会像刹车一样,抑制全长蛋白(p42)的作用。
科学家们发现,这种短版蛋白的产生依赖于一个叫做uORF的小片段。只要这个片段存在,基因翻译机制就会优先制造抑制性的短版蛋白,从而限制全长蛋白的功能。
一刀切掉uORF,小鱼竟然延寿
研究团队利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,把年鱼体内的uORF片段“删除”。结果,抑制性的短版蛋白不再生成,全长的C/EBPα功能被彻底释放。后果呢?
结果震惊了所有人:雄性年鱼的寿命明显延长,平均寿命增加7.5%,最长寿命增加接近12%。
更重要的是,这些鱼不但活得更久,还活得更健康——肿瘤更少,游泳障碍延后出现,衰老时的体色褪去也明显推迟。简单说,就是延长了“健康寿命”,而不仅仅是苟延残喘。
不过,这个效果在雌鱼身上没有出现,说明这项基因调控存在性别差异。
更深的秘密:基因网络的年轻化
科学家们还做了转录组分析,发现删除uORF的小鱼肝脏里,上百个基因的表达发生了变化。其中,很多基因和长寿、能量代谢、细胞修复、免疫调节密切相关。比如,和胰岛素反应、ATP能量代谢、AMPK长寿通路相关的基因都被激活了;而一些与炎症和衰老相关的基因则被压制。
换句话说,鱼的内部基因网络被重新“调音”,细胞运转更像年轻时的状态。
为什么重要?从鱼到人类的潜在意义
别小看一条小鱼。科学家们强调,这种uORF依赖的调控机制在多种动物里是高度保守的,包括老鼠、鸡、人类都有同样的基因翻译模式。这意味着,调控C/EBPα蛋白的平衡,不仅能改变小鱼的寿命,也可能成为未来人类抗衰老研究的新突破口。
更有趣的是,类似的调控在另一个相关基因C/EBPβ身上也被观察到。早前的实验显示,如果解除抑制,老鼠也能活得更久、更健康。所以,这并不是年鱼的特例,而可能是一种跨物种的长寿密码。
研究团队背景
这项研究由荷兰格罗宁根大学医学中心的欧洲生物衰老研究所(ERIBA)主导。团队成员包括分子生物学家克里斯汀·米勒、遗传学家约沙·穆克,以及长期致力于衰老与转录因子研究的尤金·别列兹科夫教授和科内利斯·卡尔科文教授。他们的目标是通过揭示衰老分子机制,为延缓人类衰老和抗癌研究提供新思路。
总结
一句话总结,这项研究证明了:通过精准调控C/EBPα基因的翻译开关,科学家们成功让短命的年鱼变得更长寿、更健康。这为未来开发抗衰老药物、甚至人类延寿策略提供了新思路。