眾所周知，干細胞在一定條件下可以分化為各種類型的細胞，此外，它們還有一個驚人的能力——永葆青春。來自Salk研究所的研究人員利用干細胞的這種能力延長了早衰小鼠的壽命，并使它們的機體組織重獲新生。這項發表于Cell期刊上的突破性研究雖然還不能讓人類返老還童，但它的確有潛力讓人類的身體在衰老之后保持活力。
隨著現代社會人類壽命的延長，我們患上衰老相關疾病的風險越來越大。數據顯示，心臟病、癌癥和神經退行性疾病等諸多疾病最大危險因素都是年齡。
衰老伴隨著表觀遺傳標記的改變
與頭發和皮膚一樣，我們的染色體上也留下了歲月的痕跡。染色體攜帶的分子附件——表觀遺傳學標記，幫助調控著DNA超螺旋的致密程度。這些標記隨著衰老發生改變，潛在破壞了保證我們細胞正常工作的精確協調的基因活性。
但是，表觀遺傳修飾并非永久不變。通過開啟一些只在胚胎階段表現活性的基因，研究人員可以將成年人機體細胞“重編程”為干細胞。這一過程讓表觀遺傳標記返回到“年輕”的狀態。
重編程使細胞重獲青春
因此，對細胞重編程的研究或許可以為停止或逆轉衰老提供線索。2012年的諾貝爾生理學或醫學獎的獲得者山中伸彌及一些科學家曾將Myc、Oct3/4、Sox2和Klf4四種轉錄因子轉入小鼠的成纖維細胞，實現細胞重編程過程，使其變為多功能干細胞。其中被稱為山中因子的四個轉錄因子允許科學家將任何細胞轉化為誘導多能干細胞（iPSC）。和胚胎干細胞一樣，iPSCs能夠無限分裂，并分化為我們身體中的任何細胞類型。
本文的第一作者Alejandro Ocampo說，他們及其他一些干細胞實驗室觀察到，當誘導細胞重編程時，細胞看上去更加年輕了。接下來的問題是，是否可以在活體動物中誘導這種“返老還童”過程。
對于實驗室培養的細胞而言，細胞再生聽上去是可行的，但是對于整個生物體不見得是個好主意。首先，雖然快速的細胞分裂在胚胎生長過程中至關重要，但在成人中這種增殖卻是癌癥的標志之一。另一方面，成年人體內大量細胞回到的胚胎狀態可能導致器官衰竭，最終死亡。鑒于這些原因，Salk團隊想知道他們是否可以在一個較短的間內誘導山中因子來避免癌癥并改善衰老特征。
短時間重編程讓衰老細胞年輕化
為了尋找答案，研究人員向目光轉向了一種罕見遺傳病——兒童的早衰癥。患有早衰癥的小鼠和人類都表現出許多老化跡象，包括DNA損傷，器官功能障礙和顯著縮短的壽命。此外，負責調控基因及保護基因組的表觀遺傳學標記在早衰人類和小鼠中也出現過早失調。同時，前已述及，在細胞重編程過程中，表觀遺傳學標記也隨之修改。
使用來自早衰小鼠的皮膚細胞，研究小組在短時間內誘導山中因子。他們發現，這些細胞在沒有失去皮膚細胞特性的情況下，多個衰老標志出現了逆轉。
“在其他研究中，科學家已經通過完全重新編程細胞讓它們一路回到干細胞狀態，”共同第一作者Pradeep Reddy說， “但我們的實驗第一次證明，通過短時間表達這些因子，可以逆轉年齡相關的標志，但又同時保持細胞的特性。”
短時間重編程讓早衰和老年小鼠后年輕化
受該結果的鼓勵，該小組在早衰的活體小鼠中使用相同的短時間重編程方法。結果令科學家們十分興奮，與未處理的小鼠相比，重編程的小鼠看起來更年輕；它們的心血管和其他器官功能得到改善，最令人驚訝的是——他們的壽命延長了30％，并且沒有發展為癌癥。在細胞水平上，那些與早衰及正常衰老都相關的衰老分子標志物在這些物種都得到恢復。
“這項工作表明，表觀遺傳變化至少在一定程度上驅動著衰老，”共同第一作者Paloma Martinez-Redondo說 “在延緩細胞衰老的通路的問題上，這一研究給了我們激動人心的提示。”
最后，Salk科學家將他們的努力轉向正常的老年小鼠。在這些動物中，山中因子的循環誘導使胰腺和肌肉的再生能力得到改善。重新編程的老年小鼠中，受損的胰腺和肌肉愈合更快，這意味著通過細胞重編程使得生命質量得到明顯改善。“顯然，老鼠不是人類，讓一個人返老還童會更復雜。”Izpisua Belmonte說，“但這項研究表明，老齡化是一個非常動態及可塑的過程，因此治療干預或許比我們想象的要更加有效。
Salk研究人員認為，通過化學物質或小分子誘導表觀遺傳變化可能是實現人類“返老還童”最有希望的方法。但是，他們也警告，由于衰老的復雜性，這種治療方法可能需要10之久年才能進入臨床試驗。