隨著生物技術飛速發展,一種旨在通過撥慢細胞發育“時鐘”來逆轉衰老的新興技術,即細胞部分重編程,正迎來現實層面的關鍵檢驗。
據英國《自然》雜誌報導,這種新技術在多種動物實驗中已顯示出恢復組織功能的潛力,並有望於今年啟動首次人體臨床試驗。研究人員希望借此回答一個核心問題:在不引發嚴重副作用的前提下,衰老細胞能否被安全地“變年輕”。
從“重置人生”到“部分回退”
2006年,日本科學家山中伸彌發現,通過引入4種關鍵轉錄因數(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc,統稱“山中因數”),可將成熟體細胞重新編程為具有多向分化潛能的誘導多能幹細胞(iPS細胞)。換句話說,一個已經“定型”的成熟細胞,可重新被“拉回”類似胚胎幹細胞的狀態,獲得再次分化的能力。這一突破性成果不僅改變了幹細胞研究範式,也為再生醫學開闢了新路徑,並最終獲得諾貝爾獎認可。
然而,“完全重置”帶來的不只是潛力,還有風險。一旦細胞回到過於原始的狀態,其分化路徑可能失控,甚至帶來腫瘤隱患。如何在“可塑性”與“安全性”之間取得平衡,成為擺在研究者面前的核心問題。
在此背景下,一種更為克制的思路開始浮現。既然完全重來代價過高,是否可以只讓細胞“年輕一點”?於是,研究人員開始嘗試縮短這些因數的作用時間,讓細胞狀態僅發生“部分回退”,在恢復部分功能的同時儘量保留原有類型。這一策略被稱為“部分重編程”。
這一概念在提出之初並未引起廣泛關注。直到2016年,美國索爾克研究所團隊通過週期性開啟和關閉山中因數,在小鼠體內實現對重編程過程的動態控制,相關研究才真正引發學界重視。實驗顯示,該方法不僅延長了早衰症模型小鼠的壽命,還顯著改善了其肌肉和胰腺的再生能力。
隨後幾年,相關研究迅速增長。科學家利用山中因數讓皮膚細胞年輕化、減少瘢痕,促進了肌肉和心臟再生,甚至改善了老年小鼠的記憶表現。這些結果提示,細胞的“年齡”狀態,或許並非完全不可逆。
“返老”與“失控”僅一步之遙
儘管前景令人期待,但“部分重編程”始終伴隨著潛在風險,其關鍵難點在於調控的“分寸”。如果重編程程度不足,則效果有限。而一旦超過閾值,細胞可能進一步滑向完全未分化狀態,失去原有功能,甚至具備異常增殖能力。
為降低潛在風險,研究人員嘗試對重編程因數做“減法”,去除與腫瘤發生密切相關的c-Myc蛋白。在一項引人關注的小鼠實驗中,研究人員將剩餘的3種因數導入老年小鼠全身細胞。該研究論文主要作者之一、美國生物技術公司Rejuvenate Bio首席科學官諾亞·戴維森回憶稱,實驗之初,團隊一度擔心小鼠難以存活。然而,隨後數月並未觀察到明顯腫瘤,相反,小鼠多項健康指標有所改善,壽命也長於未處理對照組。
不過,這一策略並未完全消除爭議。有研究者指出,c-Myc在細胞增殖等過程中同樣發揮重要作用,將其去除可能帶來新的不確定性。此外,不同細胞類型對重編程的反應存在明顯差異,一種對某類細胞適宜的調控強度,可能對其他細胞產生過度刺激。這意味著,未來的應用很可能需要針對特定細胞類型進行精細設計,而難以採用“一刀切”的方案。
人體試驗或從視神經修復開啟
儘管挑戰仍存,這一領域已迅速吸引學界與產業界關注。近年來,多家生物技術公司相繼佈局,相關研究獲得大量資本支持。
目前,美國生命生物科學公司有望率先開展人體臨床試驗。該公司基於麻省理工學院懷特海德研究所遺傳學家呂垣澄等人的研究進展,計畫利用病毒載體,將3種重編程因數導入患者的一只眼睛,用於治療青光眼或缺血性視神經病變引起的神經損傷。
根據試驗設計,研究將分階段推進。初期僅納入少量受試者,主要評估安全性。相關基因通過“可控開關”進行調節,只有在特定藥物作用下才會被啟動。同時,研究團隊還將對參與者進行長期隨訪,持續監測潛在不良反應。
不過,即便試驗取得積極結果,科學界對其意義仍存在不同解讀。有觀點認為,即使實現神經再生,也更接近“功能修復”,而非嚴格意義上的“逆轉衰老”。但也有研究者指出,從臨床角度看,只要能夠安全恢復因年齡喪失的功能,就已經具有重要價值。
逆轉衰老的機制仍待進一步厘清
“部分重編程”的興起,也在悄然改變人們對衰老機制的認識。
傳統觀點認為,衰老主要源於分子損傷的不斷累積。但越來越多研究表明,細胞內的“表觀基因組”同樣發揮關鍵作用。具體而言,DNA上的化學修飾,如甲基化等,會隨時間發生系統性變化,從而影響基因表達,並最終改變細胞功能。
重編程因數正是通過作用於這一調控體系,使部分“衰老標記”被重置,從而讓細胞表現出更年輕的狀態。有研究甚至發現,在類阿爾茨海默病模型小鼠中,對記憶相關神經元進行部分重編程,不僅改善了認知能力,還能糾正異常的表觀遺傳狀態。
不過,科學家也坦言,這一過程的具體機制仍未完全弄清。不同實驗路徑,無論是基因調控還是化學方法,似乎都能在一定程度上實現類似效果,但其內在原理仍有待進一步探索。
來源:中國科技日報