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从75到120——人类长寿大跃进

时间:2022-04-09 10:11:58 浏览次数:

zoޛ)j]m5Oi駾{iyiN{ivӾ{uMuN]u^tOwOiMuO]5Oim?}m}o_x_{_{vu<My׭4M6M6i|u?}Nt  E?_{$OiuD1?}报告了第一例异基因外周血造血干细胞移植。以往白血病患者靠骨髓移植才能得到救治,现在使用动员剂能够从捐献者的外周血中分离出干细胞,并将其移植给患者,适用于非恶性疾病和非血液系统疾病,如重症难治自身免疫性疾病和实体瘤等。在胚胎干细胞无法使用的时候,外周血中的造血干细胞的使用已经有了不错的临床效果。

2003人类基因图谱绘制完成,给医学研究提供了一个具有人类共性的基因研究“范本”。现在,技术的进步让个人基因测序不再遥不可及,基因测序开始走向个体化医疗的临床应用。2012年,“DNA元件百科全书数据库计划”的完成,发现没有蛋白质编码任务的基因也跟我们的健康息息相关,未来的研究还任重道远。

75~120的突破点之一:干细胞、基因、微生物

如果你回顾近十年的诺贝尔生理学或医学奖,会发现获奖者的研究与基因、干细胞和微生物息息相关。这些发现将有可能带领我们进入120岁的平均年龄时代。

细胞的返老还童术

2012年的诺贝尔生理学或医学奖由“发现成熟细胞能通过再编程而具有多能性”的山中伸弥和John B. Gurdon获得。干细胞是所有细胞的初始状态,能够修复衰老或者受损的器官,让患者不用再等待遥遥无期的器官供体和忍受移植后的排异反应。可干细胞却迟迟未能投入临床应用中,因为在以往,要想获取干细胞就必须破坏能够发育成为婴儿的胚胎。这引起了道德上的争议,认为不应该为了拯救一个生命去扼杀另一个生命。山中伸弥和Gurdon却发现了把成人的细胞转变为干细胞的方法,转变获得的干细胞被称为诱导多功能干细胞,即iPS。

1962年,Gurdon便用一只青蛙的成体细胞克隆出了另外一只青蛙,这意味着成体细胞经过改造也可能发育成为新的生命,为后来山中伸弥的研究打下了基础。2006年,山中伸弥成功诱导小鼠的成熟纤维细胞转化成了iPS,其形态和各种能力都与胚胎干细胞十分相似。2007年,这项实验在人体皮肤细胞上也获得了成功。通过再编程,一些容易获得的成体细胞(例如,皮肤细胞)能够转化为iPS,然后再分化为其他难以获得的细胞(例如,脑细胞)。简单来说,就是让成体细胞返老还童,重新回到“胚胎状态”,然后再把它们塑造为所需的细胞。

很多癌症和先天缺陷都是因为异常的细胞特化和分化导致的,观察和研究iPS让科学家能够了解这个过程。更棒的是,用干细胞修复器官的愿望可能得以实现。供体的不足和术后的排异反应一直是器官移植的大难题。现在,可以用患者自身的成体细胞转化成iPS,然后再刺激iPS发展为需要的特化细胞,并将它用于修复不能再生的受损器官或者组织。这样,既避免了排异反应也不用破坏胚胎。

但目前iPS距离等待它的病人还有多远谁也说不清。有生物学家担心iPS的分化能力有可能诱发癌症或者其他在临床试验中可能出现的安全问题。明年,日本科学家希望用iPS分化出视网膜色素上皮细胞,用于治疗老年性黄斑病变的临床试验中。而美国食品与药物管理局(FDA)则持更加谨慎的态度,认为“批准这项技术的临床应用还欠缺很多必要条件”。一位在哈佛大学的日本访问学者,还因为使用iPS进行心脏修复的临床试验而吃上了官司。

为DNA打造最合适的治疗

个体差异让每个病人对于标准化的治疗产生不同的反应,有时可能治疗效果奇佳,有时可能起到反作用。有了基因测序,医生们可以知道个体化差异的源头——某个或者某些基因变异。医生们不再摸索着尝试各种可能有效的治疗方法,而是能从基因测序结果中知晓病人会对药物出现何种反应,病程发展将如何,从而更有目的性地制定疗法。

以乳腺癌为例,这种癌症一般高发于45~50岁的女性,但有的患者却非常年轻,她们很可能携带了乳腺癌的易感基因。BRCA1和BRCA2基因负责修补受损的DNA。科学家相信,如果这两种基因或其中的一种出现功能异常,乳腺和卵巢细胞中就会出现大量的DNA受损,从而导致癌症。据美国梅奥临床中心的专家介绍,所有BRCA1基因发生变异的女性中,有20%会在40岁之前患乳腺癌,51%在51岁之前,87%在60岁之前。如果一位女性在被诊断出患乳腺癌之前就通过基因测序发现了BRCA1或者BRCA2的变异,那么她需要提前进行乳腺癌筛查,尽可能早地发现癌症并获得治疗。如果一位女性在被确诊为乳腺癌后才发现了变异,那么即使化疗和放疗的效果不错,癌症复发的几率也要远远高于其他患者,还有可能患上卵巢癌。这时,医生会建议患者接受双乳切除手术以及预防性的卵巢切除手术,将癌症复发的可能性降至最低。但并不是每个人都能接受基因测序的结果,如果测出自己携带癌症易感基因,真的要在患病前进行预防性手术吗?基因测序对复杂疾病的预测只是一种可能性,即使有人被告知自己患癌症的几率高达90%,但仍然选择相信自己不会患病,虽然这个几率只有10%。

基因测序还让研究者们发现,一些“失败”的药物也许只是没有提供给正确的患者而已。一种名为依维莫司的药物本来的靶点是一种名为mTORC1的蛋白质,可在临床试验中,作为单一的膀胱癌药,它对大多数患者都没有作用,并因此被放弃。但是,一位转移性膀胱癌女患者在服用了该药物后,肿瘤居然全部消失了。稍后,经过对比这位患者的肿瘤基因组与正常基因,研究人员发现了两个少见的突变,药物正是对它们产生了作用。某些癌症药物只对携带了特定基因变异的患者有效,这意味着在临床试验中出现的一些异常病例也应该引起研究者的重视,而不是把它们当作“杂质”。而对于一些在接受了标准化治疗却收效不佳的患者,把他们的癌症基因组与正常基因进行对比,也许能够为医生提供线索,并因此找到适合患者的但比较“奇怪”的药物。而这些药物可能早已被贴上了“失败”的标签或者根本是用于治疗其他疾病的。

不过,要通过基因测序找出关键的基因变异并不简单,基因组之间的对比涉及大量的数据处理与分析,耗时耗力又耗费金钱。即使发现了变异,相应的治疗方法也不是万无一失的,因为这些方法基本上是“全新”的,没有人尝试过。另辟蹊径的治疗方法总带着一些冒险与赌博成分。

当然,除了干细胞、基因和微生物研究等医学研究,纳米、超声波、放射等技术方面的突破也功不可灭,只有当基础医学研究和最新技术相结合后,临床医学才能够真正地进步,我们才能够从中受益。

追致疾病的元凶

18世纪90年代,当英国医生爱德华·琴纳用接种牛痘的方法来预防天花时,人们还不知道病毒这种比细菌更小的微生物的存在。19世纪,法国微生物学家路易斯·巴斯德才开辟了微生物领域的研究,发现很多疾病其实是由细菌和病毒感染引起的。人们终于知道原来天花是由病毒感染引起的,而接种疫苗就是把毒性减弱的天花病毒注入健康人体内,让其对病毒产生抗体,并获得对天花的免疫,从此开始有意识地制造其他感染性疾病的疫苗。另外,当人们意识到致病的微生物细微到肉眼根本无法看见后,也开始更加注重消毒与卫生,尽量避免微生物的滋生和感染。

随着对微生物了解的增多,人们发现许多意想不到的疾病居然都是由微生物引起的。1982年,澳大利亚学者马歇尔和沃伦发现了幽门螺杆菌,并证明这种细菌会导致胃炎、胃溃疡、十二指肠溃疡,甚至是胃癌。在此之前,我们认为胃溃疡是一种难以根治的慢性疾病,由压力和生活方式导致。马歇尔和沃伦的发现,让胃溃疡的罪魁祸首终于现身。对“菌”下药,使用短疗程的抗生素和酸分泌抑制剂就能够治愈以往会折磨患者一生的疾病。他们因此在2005年获得了诺贝尔生理学或医学奖。另外,幽门螺杆菌还是唯一被确认为胃癌致病因素的细菌。对一些胃病患者进行抗幽门螺杆菌治疗,能够有效地预防胃癌。可以说从此以后,人类对慢性感染、炎症和癌症之间的关系有了更加深入的了解。

2008年的生理学或医学诺贝尔奖则由发现人头乳状病毒的德国科学家豪森,以及发现艾滋病病毒的法国科学家蒙塔尼和巴尔-西诺西共同获得。人头乳状病毒的发现使人类历史上第一支癌症疫苗——宫颈癌疫苗诞生了。这为宫颈癌的预防提供了非常明显的靶点,人们不再像没头苍蝇一样来预防癌症。对在2006~2008年接种了“加德西”宫颈癌疫苗的女性的后续调查显示,除了极少数发生皮肤感染和晕倒的案例,疫苗并没有其他副作用。首支癌症疫苗的安全性基本得以保证,而有效性还有待于时间的检验。

在艾滋病的概念确定后的一年,艾滋病病毒便被分离了出来,这让艾滋病的诊断方式得以建立。患者在感染艾滋病病毒后一般有7年左右的无症状潜伏期,而检测血液中的病毒抗原和抗体能够提前诊断出疾病。除此以外,寻找艾滋病病毒在患病者体内的藏身之处和研究其破坏人体免疫系统的机制,也是攻克艾滋病的必经之路。针对艾滋病病毒的疫苗正在研究之中,科学家们希望能够在不久的将来研发出有不错免疫效果而且安全性高的艾滋病疫苗。

短短10年之内,幽门螺杆菌、人头乳状病毒和艾滋病病毒的发现者都获得了诺贝尔奖的殊荣,这是科学界对追踪致病元凶的科学家的奖赏。大多数无法治愈的疾病至今还没有找到确切的致病因素,可能正是我们还未知的微生物在作乱,而把它们找出来是寻求有效预防和治疗方法的敲门金砖。

75~120的突破点之二:合作、分享、共赢

交通的发展让疾病的传播速度越来越快,范围越来越广,再加上人类生理机制的共性,全球优秀的科学家们联手合作迫在眉睫。研究合作和资源共享能够让全球医学研究和医疗水平加速发展。

庞大而复杂的人类遗传疾病字典

2003年,中、美、英、日、法、德六国政府首脑联名发表声明,宣布人类基因图谱提前绘成。人类基因图谱绘制计划在1990年于美国开始启动,后来其他国家陆续加入,中国从1999年开始承担了基因图谱绘制1%的测序工作。由六国科学家经过13年努力,人类基因图谱终于绘制完成。所有人都可以不受限制地从网络分享这些信息。

很多疾病都有相应的致病基因或者易感基因,因此基因图谱是一本厚厚的大字典,以供科学家研究遗传疾病时参考。但实际上,这本字典可能更厚。在绘制基因图谱草图时,科学家原本估计有10万个基因,可正式绘制完成时,基因数量却锐减至2.5万个。这是因为,这2.5万个基因所包含的DNA序列其实只占人类DNA序列总长度的2%,剩下的DNA因为不负责蛋白质编码工作,被划分为了垃圾基因。

被忽略的垃圾基因其实是疾病的开关

2012年,在全世界32个实验室的442名研究人员历时9年的努力下,“DNA元件百科全书”数据库计划( ENCODE)发表了他们最核心的研究结果:垃圾基因并不真的是垃圾。这些基因虽然不负责蛋白质编码,但是却会像调光开关一样,能够巧妙地增强或减弱其他基因的活动,让不同的基因只在特定的细胞中活跃。

有了垃圾基因的图谱,我们可以了解一些疾病的易感基因是如何被它们触发的。例如,狼疮、克罗恩氏病、代谢异常、高胆固醇等疾病的易感基因便与垃圾基因的调控有关。与狼疮相关的易感基因只在免疫细胞中被开启,而与胆固醇和代谢异常有关的易感基因则只在肝脏细胞中被开启。这些都是因为受到了垃圾基因的调控。如果能够控制相应的垃圾基因,也许就可以让致病基因或者疾病的易感基因永远不开启。

集体协作意味着更高的标准

为了搞清楚这些“开关”是如何工作的,ENCODE的数据收集中心积累了大量高质量和综合性的数据集。这一工作由基因测序小组、分析计划小组和表观基因学小组协力完成,他们研究了约140种细胞类型,生成了大约1500多个数据集。由于这些工作小组来自于不同国家和地区的实验室,数据的统一处理、监控与分析遇到了挑战。不同实验室的合作要求数据的生成必须达到极高的标准,资源共享管道的建立也是不可或缺的。虽然过程艰难,但ENCODE的工作结果有极高的科研价值。任何人都可以免费进入这些管道,这可以为更多的科学家提供宝贵的信息。

现在,ENCODE只是弄明白了这些开关在哪些垃圾基因上,但却不清楚相应的受调控基因是哪一个或者哪几个。他们的下一个目标便是弄清楚这些基因之间的交互作用。这将是另一项工作量浩大的工程,仍然需要全球不同实验室的研究人员同力协作才能完成。

打造敌人的资料库

如果说绘制人类基因图谱是建立关于我们自身的资料库,那秉着知己知彼百战百胜的原则,我们还需要建立敌人的资料库,例如致病蛋白质结构的资料库。

同样在2012年,1000种致死蛋白质的结构资料库完成了建立。自2007年起,来自美国传染性疾病结构基因组中心(the Center for Structural Genomics of Infectious Diseases,CSGID)以及西雅图传染性疾病结构基因组中心(the Seattle Structural Genomics Center for Infectious,SSGCID)的200名科学家就开始朝这个目标努力。他们利用X射线与核磁共振对40种生物体中的1000种致病蛋白质进行了原子级的探测,以确定其结构,并希望获得的信息能够为疾病的诊断和新药的研发带来帮助。相关的疾病包括麻风病、肺结核、霍乱、炭疽病、黑死病、沙氏门菌病、阿米巴痢疾和流行性感冒。

这1000种蛋白质的选择基于它们的生化功能与疾病的相关性,以及它们对诊断和治疗可能提供的有用信息。其中大约1/3的蛋白质是研究感染性疾病的直接目标。被选中的蛋白质经过处理,会被送往加拿大和美国9个不同的研究中心接受X射线衍射仪(一种研究物质内部微观结构的仪器)的探测,并最终制作出它们的三维立体结构图。

打破抗生素研究止步不前的僵局

随着越来越多的细菌对目前药物的耐药性越来越强,这些结构图对于新药的研究十分重要。例如,超级细菌MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)现在对像盘尼西林和头孢这样的抗生素有耐药性,这让MRSA感染变得致命。引起肺结核的细菌(结核杆菌)也出现了多重耐药菌株(MDR-TB)。具有耐药性的超级细菌不是某一个国家或者地区的问题,不加以控制,超级细菌感染将会快速地传播至全球每个角落。可抗生素的研究在20世纪80年代后一直没有突破,这次建立致病蛋白质结构的资料库就是为了打破这种僵局。如果新药研发者了解超级细菌的蛋白质结构,清楚其中的原子结构和相互作用,可能将会找到对付它们的方法。

目前,研究组已经确定了22种结核杆菌的蛋白质结构,以及另外126种其它分支杆菌的蛋白质结构。后126种蛋白质会导致的疾病,包括麻风病、布鲁里溃疡以及艾滋病人的肺部感染。工作进展比研究组原先预计的要快很多。技术的提高为他们节省了时间,以往完成一种蛋白质结构的确定需要4年时间,而现在一周能够完成3种。虽然,这项工作仅有美国和加拿大两国的研究者参与,但已经确定的蛋白质结构都被存入了美国国家卫生研究所支持的蛋白质数据库中,所有科学研究者都可以免费获取这些信息。

75~120的突破点之三:改变、乐观、爱

在医学没有新的突破之前,除了依靠现有的医疗技术,我们还可以通过改变生活方式来延长寿命。虽然力量有限,但至少可以为长寿加分。那么,你该怎么做呢?请记住以下让你长寿的8个生活诀窍。

日本的冲绳岛、希腊的伊卡利亚岛、意大利的撒丁岛某个区域、哥斯达黎加的尼科亚半岛、美国的洛玛连达市周边的居民是世界上人均寿命最长的人。虽然这些地方相距甚远,但居民的生活习惯却有许多共通之处。也许我们应该向这些长寿的人学习一下,他们到底是如何生活的。

1自然地运动

他们不去健身房,不慢跑、不做力量训练、不跳有氧操,但是他们会自然地锻炼,例如整理自己的花园,走路去上班,到山上去收集食物等等。这么做的好处是减少了每天久坐不动的时间。许多现代都市人,虽然有意识地每周去健身房进行几小时的锻炼,可余下的时间仍然保持着静态的生活方式,在电脑或者电视面前一坐就是几个小时,这样很快就会抵消掉锻炼带来的好处。不如从现在开始少搭电梯,中午利用休息时间散步,半个小时以内能够步行到达的地方不要坐车。

2有目的地生活

他们每天早上醒来都有明确的目的。目的让我们有足够的驱动力和活力,这对我们的精神和身体健康都非常重要。没有目的性的生活让人感到焦躁和迷茫,难以有目标实现后所获得的满足和幸福感。这样,他们更容易染上一些有害健康的习惯,例如吸烟、酗酒、沉迷赌博、暴饮暴食等等。

3放下压力

他们都有自己释放压力的方式,例如冥想、与朋友聚会、宗教信仰等。长期处于压力之中会造身体内“压力荷尔蒙”皮质醇的水平逐渐上升,接着,免疫力会受到削弱,慢性炎症发生的几率就会升高,这显然是无益于长寿的。碰上不能解决的问题时,不要一味钻牛角尖。寻找能够疏解压力的仪式或者活动,等待心境平复后再去思考那些困扰你的问题,可能答案就会出现。

48分饱足

他们只吃到8分饱,给自己的身体余留2分去消化和吸收。在食物充足的今天,限制热量的摄入成为了延缓衰老的方法之一。有研究发现长期把热量摄入减少15%~20%的人患心血管疾病的风险较小。还有研究发现,体重超重的老年人通过限制热量摄入减轻体重后,他们的记忆力也会变得好起来。在缺乏食物的年代,进化让我们的身体总是尽可能地摄取足够多的热量,而在肥胖肆虐的现在,我们需要有意识地控制自己对高热量食物的渴望。另外,晚餐最好不要吃太晚。

5偏好素食

他们都偏好素食,尤其喜欢豆类,每个月大约只吃5次猪肉。动物食品虽然也能够提供我们身体所需的蛋白质,但也同时含有大量有害的脂肪,如不饱和脂肪酸和胆固醇。豆类食品却既有丰富的蛋白质,又不含有害脂肪,还是很好的抗氧化食品,能够帮助身体对抗自由基带来的伤害。另外,由于这些居民大多都住在岛屿或者半岛上,所以他们吃鱼远比吃红肉多。

6有归属感

他们几乎人人都属于某个社团,可能是宗教团体、社区团体或者兴趣爱好团体。他们每周都会参加4次左右的团体活动。现代人习惯了从网络上认识朋友和进行交流,但参加社团却能够给你的生活带来面对面的人际交流。团体成员之间的交流能够建立起你对他人的信任感,还能够让你变得更加容易适应不同的社交环境。这些对于作为社会动物的我们来说都是至关重要的,有助于我们对抗压力,延缓大脑功能的衰退以及预防阿兹海默症。

7相亲相爱

他们都把家人摆在心中极重要的位置,并且大多都生活在一个大家庭中,一家三代住在一起或者相邻不远,经常见面。有研究显示,生活在大家庭中的人患病的几率较少,孩子的死亡率也较低。而一生忠于一位心爱的伴侣则能够增长约3年的寿命。爱是人类生活不能缺乏的元素,它能够刺激我们释放有利于身心健康的荷尔蒙和神经递质,例如催产素和多巴胺。

8交友谨慎

他们与之亲密的朋友大多数也都有着健康的生活习惯。健康、幸福、肥胖、烟瘾,甚至孤独都会在人与人之间传染。如果你周围的人都是健康而快乐,那么你更加容易拥有健康而快乐的生活。多项研究显示,减肥和运动通常在朋友之间的监督、鼓励和比赛中更加容易持久和成功。如果你和你的朋友们还沉迷于不健康的生活方式中,最好大家一起努力来改变生活方式。

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