使個體去衰老的方法

專利名稱：使個體去衰老的方法
技術領域：
本發明涉及衰老生物學領域，特別是涉及使個體去衰老的方法。
背景技術：
生物衰老的機制較復雜，眾說紛紜，至今還沒定論，因此，要想逆轉個體衰老，首先必須要有一個比較完善的學說或理論作為設計逆轉個體衰老的科學依據，為此，在提出設計逆轉衰老的方案之前，在背景技術中，必須要先把一篇篇幅較大的理論直接貼在背景技術欄里來闡明衰老的機制。隨著年齡的不斷增長，我們的黑發會逐漸變白，皮膚皺紋逐漸增多，視力、記憶力以及對微生物的抵抗力會逐漸下降，同時，癌癥、糖尿病、心腦血管病的發病率也會逐年上升，導致這種變化的罪魁禍首就是衰老。衰老生物學的最終目的是征服衰老，但一般人都會認為，衰老是自然規律，是不可抗拒的！我卻不以為然，因為在自然情況下，水只能往下流， 人只能走向衰老，這就是所謂的自然規律！然而，人為用水泵能夠使水往高處流，因此，人為讓衰老逆轉有什么不可能的呢？本文開始先介紹一些有利于理解衰老學說的知識，然后再提出衰老的“生命周期程序驅動學說”。之后再介紹一些有關細胞衰老和細胞分化的問題，以便于進一步理解最后介紹的個體去衰老方法。一、細胞的增殖、分化及衰老的概念一個細胞分裂成兩個一模一樣的細胞稱為“細胞增殖”；一個細胞分裂成兩個子細胞，有一個或全部的子細胞的性狀與母細胞不一樣，稱為“細胞分化”。干細胞的自我更新、 自我復制就是通過細胞增殖來完成的。個體隨著年齡的不斷增長，細胞的新陳代謝率和增殖率也會隨著不斷下降，稱為 “細胞衰老”或“細胞老化”，主要表現是“細胞活力，，的下降。細胞活力包括“切能活力，，和 “增殖活力”。因此，細胞的增殖、分化和衰老的概念是完全不同的。那么是什么因素導致細胞活力隨著年齡的增長而不斷下降的呢？二、細胞衰老是基因表達活性的下降細胞功能活力的下降主要是奢侈基因(luxur y gene)轉錄活性的下降；細胞增殖活力的下降主要是管家基因(house-ke印ing gene)轉錄活性的下降。細胞衰老時，奢侈基因和管家基因的轉錄活性都在下降，因此，隨著細胞的衰老，細胞的功能活力和增殖活力都在下降。隨著細胞的不斷衰老，染色質組蛋白總的乙酰化水平也在不斷下降，使組蛋白與 DNA結合的更緊密，從而降低了各種基因的轉錄活性。組蛋白乙酰化酶與組蛋白脫乙酰化酶的比值決定了組蛋白的乙酰化程度。細胞衰老時，組蛋白乙酰化酶和組蛋白脫乙酰化酶的活性都下降，因此，衰老不是組蛋白脫乙酰化酶活性上升所致，而是組蛋白乙酰化酶活性下降所致。三、端粒是決定細胞衰老的初始因素
在人類細胞染色體的兩端各有一條(TTAGGG)n的重復序列DNA，稱為“端粒”。在生殖細胞的精子中，端粒的長度為151Λ。從胚胎發育開始，體細胞的端粒DNA會隨著細胞的有絲分裂而逐漸丟失，細胞每分裂一次，端粒就會縮短約50 65bp，在衰老的體細胞中，端粒的長度大約只剩6 81Λ，此時，細胞的活力已下降到無法維持正常的運轉，細胞就變得非常虛弱，直至死亡。因此，人們會想，端粒與衰老是否有關？現已有很多證據表明，端粒與衰老關系密切。細胞的生理狀態分“功能態”和“增殖態”，在功能態的體細胞中，不具端粒酶的活性，因此，細胞的功能活力只跟端粒長度呈正相關；在增殖態的癌細胞中，雖然端粒長度大約只有正常體細胞的1/3，但端粒酶活性卻很高，因此，細胞的增殖活力只跟端粒酶的活性呈正相關。如果功能態的體細胞轉為增殖態，端粒酶的活性也會升高；如果抑制增殖態的癌細胞或體細胞中的端粒酶，細胞就會停止增殖。因此，在通常情況下細胞的功能活力只與端粒長度有關，而細胞的增殖活力只與端粒酶活性有關。在正常的體細胞，端粒酶的活性又與端粒的長度呈正相關。因此，成體干細胞隨著細胞有絲分裂次數的增加，端粒越來越短，細胞的功能活力、端粒酶的活性和細胞的增殖活力都會跟著不斷下降。由于染色質組蛋白乙酰化水平與基因轉錄活性有關，因此，細胞衰老所致的基因轉錄活性的下降是由端粒通過影響組蛋白乙酰化水平來實現的；叢羽生教授發現，單單端粒酶催化亞基就可促進血管內皮生長因子基因轉錄。而生長因子類可激活組蛋白脫乙酰化酶。因此，端粒和端粒酶都可以影響組蛋白乙酰化水平。或者說，端粒越短，端粒酶的活性也就越低，細胞中的組蛋白乙酰化酶的活性也跟著降低，故基因的轉錄活性也越低。由于端粒的長度或端粒酶的活性與細胞活力呈正相關，因此，在端粒酶活性很高的癌細胞中，雖然端粒的長度只有正常細胞的1/3，但細胞活力卻和胚胎細胞一樣高。也就是說，端粒酶能夠代償端粒的部分作用。但端粒酶的活性要受到端粒長度或癌基因的調控， 而不能自作主張，再說癌基因又不會像端粒那樣隨著細胞的衰老而發生量變，因此，決定衰老的初始因素還是端粒，而非端粒酶。端粒在胚胎早期就開始縮短了，因此，基因轉錄活性的下降也是從胚胎早期開始的，也就是說，細胞在胚胎早期就開始衰老了。精子干細胞的端粒只有8 91Λ左右，由于細胞衰老是由端粒決定的，因此，作為生殖細胞的精子必須要再度延伸端粒(返老還童)，以供應將來發育成個體過程中細胞分裂對端粒的消耗。于是，精子干細胞在一次減數分裂的激活下，端粒迅速延伸到了 Ihb。四、端粒縮短時會促進細胞分化和啟動細胞分化細胞的分化與增殖兩者是對立統一的，增殖率大于分化率時，分化率相對必然要下降。也就是說，抑制細胞增殖，就會促進細胞分化；促進細胞增殖，就會抑制細胞分化。由于端粒酶的活性與端粒長度呈正相關，而且端粒酶具有促進細胞增殖的效應。因此，端粒縮短時，端粒酶的活性就會下降，細胞增殖就會受到抑制，細胞的分化率相對必然要升高，也就是說，端粒縮短有促進細胞分化的效應。細胞分化時，為了保證組織特異性基因能夠百分之百地開啟或關閉，在每次細胞
4分裂前，細胞要先積蓄一定量的調節分化的蛋白質(或決定子)，過少不行，過多浪費。但促進細胞增殖的因素會通過縮短細胞分裂周期，使用于積蓄的時間縮短，當積蓄時間縮短到一定程度時，調節分化的蛋白質就會在還沒有積蓄到足夠量時細胞就分裂了，以致使子細胞不能發生分化；相反，當抑制增殖的因素使細胞分裂周期延長到能夠積蓄到足夠的調節分化的蛋白質時，分裂后的細胞就會啟動細胞分化程序，使細胞向前進一步地發生分化。此外，促進細胞增殖的因素有可能會抑制調節分化的蛋白質的積蓄速度，再加上調節分化的蛋白質存在著半衰期，這也可降低調節分化的蛋白質的積蓄速度，從而影響細胞分化的啟動和細胞的分化率。假設A細胞在調節分化的蛋白質C的作用下分化成B細胞一開始，A細胞要先積蓄一定量的C蛋白，但由于端粒較長，端粒酶的活性因此也較高，細胞分裂周期較短，降低和抑制了 C蛋白的有效積蓄，當端粒縮短到某一閾值時，就可以積蓄到足夠量的C蛋白，使A細胞成功地分化成了 B細胞，即啟動了細胞分化；隨著端粒的逐漸縮短和端粒酶活性的逐漸下降，C蛋白的積蓄速度也得到了加快，因此，A細胞分化成B細胞的分化率也在逐漸升高，即促進了細胞分化。依此類推，每一級的細胞分化情況但是這樣。也就是說，隨著端粒的一步步縮短，就會啟動細胞一級一級地向前分化下去，同時，細胞的增殖率也會逐漸降低，分化率相對也會逐漸上升。此外，不同長度的端粒會影響某基因表達速率(見本文下面第十節的第1小節)，比如影響某調節分化的蛋白質的合成速率，以此決定細胞A在某一時刻某種條件下啟動分化成細胞B。由于端粒縮短能提高細胞的分化率，因此，組織中的成體干細胞的基數就會隨著年齡的增長而不斷下降，直至某些組織中的某些成體干細胞完全消失；細胞分化時，細胞中的端粒酶活性會下降，從而促進細胞衰老。而高度惡性的癌細胞由于端粒酶或端粒保持在較高的水平，細胞就停止了衰老和分化；胚胎發育過程細胞分化最頻繁，因此，胚胎期細胞端粒的縮短速度高于成人期和老年期。當然，癌細胞也能分化，如胚胎癌細胞(EC細胞)可分化成多種類型的細胞，但前提是端粒酶活性必須要下降，即犧牲了增殖力；全反式維甲酸會通過降低端粒酶的活性，從而抑制細胞增殖，促進細胞分化，現在已用它來讓癌細胞分化成正常細胞。五、細胞分化不是導致個體衰老的原因衰老的基因阻遏平衡論認為(呂占軍，1992)，細胞通過進一步分化，使原先表達的上級基因群受到阻遏，轉而表達下級的基因群，由此使細胞喪失維持個體原有的正常的生理功能，從而造成個體衰老和死亡。實際上，人從胚胎期第10周到老年期，細胞的種類基本上是恒定或有減無增，不會再進一步地分化出其它類型的細胞。因為胚胎發育過程，從第 10周開始到18周，T細胞和抗原相互作用導致對抗原產生永久的無反應性或稱耐受性。假如從18周后到老年期的任何階段都會分化出新的類型細胞，由于新的類型的細胞都會合成出一些沒有經過免疫耐受的抗原，從而會引發不必要的免疫排斥反應。因此，如果衰老是細胞進一步分化造成的，分化產生的新的類型的細胞就會表達胚胎期免疫沒有識別過的新抗原，并誘發免疫排斥反應，而事實并非如此。因此，衰老的基因阻遏平衡論是錯誤的。六、不再分裂的終末細胞的端粒也會縮短基本不再進行分裂的終末細胞，氧化酶等酶的活性也會逐年下降。如果基區的表達活性的下降是端粒縮短造成的，那么，不分裂的終末細胞的端粒應該也會縮短。
研究已發現，細胞培養在40 %氧氣中時很快停止生長，同時端粒縮短了，顯示不經細胞分裂端粒DNA也可丟失，也許是氧化應激導致端粒單鏈DNA斷裂所致(Von Zglinicki 等人，1995 ；Von Zglinicki，1998)。體內的終末分裂細胞在新陳代謝過程中，也會或多或少地產生各種自由基，從而引起氧化應激使端粒單鏈DNA斷裂，雖然氧化應激沒有培養在高濃度氧氣下的細胞那么強烈，但經長年累月，不分裂的終末細胞的端粒也會慢慢地縮短。在探討個體衰老的原因時，我們并不需要完全了解終末細胞等非干細胞衰老死亡的確切機制，因為從個體水平來說，無論這些細胞是怎樣衰老死亡的，也不是導致個體衰老的原因，因為由端粒縮短、DNA突變或細胞垃圾累積等原因而導致死亡掉的非干細胞可以由成體干通過細胞分化來填補；同樣，只要成體干細胞保持不變的增殖活力，成體干細胞因各種原因死亡也不是造成個體衰老的原因，因為死亡掉的成體干細胞也可以由成體干細胞通過自我復制來填補。事實上，人體每天都有大量的干細胞和非干細胞因各種原因而死亡，同時也有差不多等量的細胞填補。也就是說，個體的衰老與細胞死亡無關；或者說人體的衰老不是像機器那樣是由磨損造成的。七、細胞長生不老并不等于能使個體長生不老由于細胞衰老與端粒酶活性的喪失有關，因此，保持細胞一定的端粒酶活性就能夠使細胞返老還童和長生不老。通過向細胞導入端粒酶催化亞基基因，現在已經能夠使體外培養的體細胞長生不老，無限分裂了。因此，很多人就高興地認為，只要設法讓人體內的體細胞高表達端粒酶，人就可以實現長生不老了，我認為高興的太早了，因為體細胞長生不老不一定等于能夠使個體長生不老，甚至適得其反，歸其原因有(1)個體中的成體干細胞需要通過細胞分化來填補因各種原因而損失的各種非干細胞，由于端粒酶高表達的ff t-細胞分化的>受到了抑制，不能再分化成其它類型的細胞，這會要個體的命的r α^；表達的細胞會長期處于增殖態，功能活力會喪失殆盡，如果大部分Λ 胞處于增殖態，也會要個體的命的；(3)端粒酶高表達的成體干細胞，端粒并沒有獲得凈延伸，如許多有著高活性端粒酶的癌細胞，端粒的長度只有正常的體細胞的/2或1/3，如果撤去激活端粒酶的措施，成體干細胞的衰老程度馬上會恢復到供體水平，因此，根本上不會使個體保持年輕態；(4)個體內的成體干細胞它們何時增殖、何時休息(停滯在(^期)等等都是受到整體調控的，而人為讓成體干細胞保持高活性的端粒酶，成體干細胞就會不受約束地不停增殖，即使成體干細胞沒有發生癌變，其行為和癌細胞也沒有多大的區別，這也會要個體的命。由于端粒酶的活性與端粒的長度呈正相關，因此，如果讓個體內的成體干細胞的端粒保持恒定的長度，產生的后果和上述是一致的。為此，保持有端粒酶活性的成體干細胞，端粒只能不斷地縮短。八、任何器官組織都有負責為它補充各種細胞的干細胞包括大腦在內的任何器官組織，每天都有大量的細胞因DNA突變、病毒感染、端粒縮短及細胞垃圾堆積等原因而凋亡(死亡)，但同時也有等量的細胞通過增殖和分化來填補，因此，個體衰老不但不是由細胞死亡造成的，而且還向我們提示個體中的任何器官組織都有負責為它補充各種細胞的干細胞。很多低等動物都有很強的再生能力，水螅身體的碎片能再生為完整的個體；渦蟲身體1/100的切片也能再生成完整的個體；蝸牛饑餓時，可自消化內部器官及肌肉作為營養，一旦獲得食物，各器官肌肉可再生復原。這是因為在這些動物的組織中含有“全能成體干細胞”。如果人體也含有這種干細胞，那么只要讓一種全能成體干細胞返老還童，整個個體就會跟著發生返老還童，這樣，去老化技術將變得非常簡易。小鼠用致死量的放射線照射時，包括骨髓在內的全身所有的器官組織中的成體干細胞都會被射線殺死，但只要移植骨髓就可以讓小鼠活下來，這提示骨髓中也許有一二種干細胞可以分化成個體所有器官組織中的成體干細胞。幸運的是，在鼠類、人類骨髓和皮膚中，美國和日本科學家分別發現兩種接近于全能成體干細胞的干細胞，稱邁阿密細胞(Miami細胞)和繆斯細胞(Muse細胞)，它們也能分化為具有內臟中胚層、神經外胚層和內胚層特征的細胞。缺點是這些全能成體干細胞的數量太少，增殖緩慢，而且老年人含量更少。九、個體的生長發育成熟衰老是一種程序每種生物的生長發育成熟衰老都有一個相對穩定而有序的時間表，因此，衰老不可能是細胞DNA突變累積中毒或磨損一類帶有時空偶然性的因素造成的，而應該是一種有選擇性和計劃性的程序，基因也是按照程序化進行時空表達的。從受精卵到個體老化死亡的一個周期稱為“生命周期”，由于每一種生物的生命周期都是比較有序的，因此這是一種程序，我把它稱為“生命周期程序”。細胞一級一級地向前分化下去，并順序地表達出不同的基因，這是一種程序；同一分化類型的細胞在端粒縮短過程中，不但基因總的轉錄活性在下降，而且不同基因表達活性的高低也是有先后順序的，這也是一種程序。基因表達的程序化現象稱基因的順序表達(sequential expression)或差次表達 (differential expression)。十、衰老的生命周期程序驅動學說我們知道，要使記錄在程序載體中的指令信息實現程序化讀取或順序讀取，就必須要使程序載體不斷地位移。因此，要使計算機中存儲在硬盤中的程序運作起來，硬盤驅動器中就要設置一臺電動機，由電動機產生的力來驅動硬盤旋轉。同樣道理，要使生命周期程序運作起來，即實現基因的順序表達，也需要一種力來驅動。驅動計算機程序運作的力來自電動機，是機械力。那么，驅動生命周期程序運作的力來自那里呢？是什么力？只有弄清這個問題才能找到徹底征服衰老的方法。1、不同長度的端粒決定著相同的基因具有不同的表達活性胚胎發育到10周后細胞類型基本不再增加，但基因的差次表達或者說是順序表達仍然在不斷地進行著，因此，從10周后到老年期，基因順序表達的變化不是因為細胞不斷的進一步分化造成的。已發現，在相同分化類型的細胞中，不同長度的端粒決定著相同的基因具有不同的表達活性，基因的表達只有量變而沒有質變(已有很多證據)。假設某種分化類型的細胞，染色體上的3個基因A、B、C都有表達潛力，端粒長度在14 131Λ時主要表達基因A，而B和C處于接近關閉狀態；端粒長度12 91Λ時，主要表達基因B，而A和 C處于接近關閉狀態；端粒長度8 61Λ時，主要表達基因C，而A和B處于接近關閉狀態。 在細胞整個生命周期，端粒縮短有一時間歷程一 “端粒縮短時間軸”，當端粒沿著時間軸從起點到終點連續地逐步發生縮短時，基因表達也是沿著時間軸方向連續性地地量變的，這和電動機驅動計算機程序載體連續位移是等效的。因此，端粒的作用相當于計算機程序驅動器中的電動機。驅動生命周期程序運作的力來自端粒沿著時間軸從起點到終點發生長度的動態量變，這種力的本質是化學信號物質沿著時間軸產生的濃度梯度差。如果基因B的產物是調節細胞分化成某種類型細胞的調節分化的蛋白質，早期衰老即端粒縮短就有利于這些調節分化的蛋白質的積蓄，因此，細胞衰老不但會促進細胞分化，而且還會啟動細胞分化。當一種細胞分化成另一種細胞時，就會合成新的蛋白質，因此， 基因表達就會從量變轉變為質變。人的肝細胞在胎兒期主要表達甲胎蛋白，出生后到成年期就把甲胎蛋白基因關閉了，轉而主要表達白蛋白，到了老年期，白蛋白基因也逐漸關閉了，同時一些晚期基因的表達活性在逐漸上升。由于端粒長度不斷地縮短，肝細胞中的各種基因表達量的譜也會跟著不斷變化，這相當于端粒在驅動著肝細胞不同的基因進行順序表達。端粒驅動基因進行順序表達的具體過程有2種可能(1)已經發現，基因中的DNA 甲基化水平有一部分會隨著細胞衰老而發生動態變化(見本文下面第十一節的第1和2小節)，這對于細胞分化時所賦予表達的基因，在同一基因，不同的甲基化程度可以具有不同的表達活性，一般來說，啟動子甲基化具有阻遏基因表達的作用，內含子甲基化具有促進基因表達的作用，因此，隨著DNA甲基化水平的下降，有的基因表達活性會上升，有的則下降； (2)某些能夠同時正調節和負調節多個基因轉錄的調節因子的基因，它的表達活性的變化與端粒長度(或端粒酶活性)呈正相關，這樣，隨著端粒的不斷縮短，基因必然就會進行順序表達。例如，myc基因的產物具有轉錄子作用，它的活性與端粒長度或端粒酶活性呈正相關，而且myc能夠同時正調節和負調節多種基因表達，如myc可同時正調節a_胸腺素的轉錄、hsp70啟動子轉錄和負調節金屬硫蛋白轉錄、前a2膠原蛋白和neu基因啟動子轉錄。這樣，當myc表達活性上升時，胸腺素等基因表達活性也在上升，相反，此時金屬硫蛋白等基因的表達活性卻在下降。如果端粒不斷延長，基因的順序表達就會發生倒退，即程序開倒車。同一分化類型的細胞，因為端粒長度或端粒酶活性的不同，基因表達量的譜也不同，因而具有世代年齡的等級差異，這豐富了體細胞功能的多樣性，一群不同等級的同一分化細胞可粘結在一起，以區域化或梯度化方式鑲嵌成細織器官。細胞分化導致的基因順序表達具有很高的穩定性，因此，一般是不可逆的；而由端粒介導的基因順序表達具有高度可逆性，可隨著端粒縮短或延長或端粒酶的活性高低而發生前進或倒退。例如，給成年期的肝細胞添加生長因子··可激活端粒酶)或端粒酶激活劑就會恢復表達胚胎期特有的甲胎蛋白，撤去生長因子或端粒酶激活劑，又會恢復表達白蛋白。必須提醒的是，以往總是把由端粒或端粒酶介導的基因順序表達和細胞分化導致的基因順序表達混為一談，這是錯誤的，必須加以區分，因為教科書沒有這個理論。2、生命周期程序驅動學說的描述我把細胞分化、個體發育與計算機程序原理結合起來，提出了衰老的“生命周期程序驅動學說”。簡要描述如下一般來說，DNA甲基化與否可以決定基因的表達與否(打開/關閉)，這相當于計算機程序指令的0或1 (開/關)，因此，在受精卵重新編寫個體發育程序時，必須全部刪除 DNA上所有的甲基基團，為此，有一種稱去甲基化酶的酶使卵裂期基因組全面去甲基。去甲基后的基因組就像一張白紙(空盤)，就可以重新刻錄程序指令了，于是，大約在胚胎植入子宮的時候，有一種稱構建性甲基化酶(establishment methylase)的酶使細胞內的DNA 重新甲基化，即重編程，至此，生命周期程序就編寫好了。但是，細胞中已編寫好的生命周期程序，如果沒有一個驅動裝置，就像計算機的硬盤驅動器中沒有電動機一樣，無法實現程序指令的順序讀取，即細胞的狀態只能停留在某一水平。上述已說過，端粒在縮短時各種基因表達量的譜也會跟著不斷變化，以此實現了基因的順序讀取。即端粒相當于電動機一樣產生了驅動力，驅動著細胞分化和細胞衰老不斷地向前進行下去，并順序地表達出了不同的基因。為了使甲基化型式相同的受精卵在分化后產生差異，卵細胞質中就準備了幾種稱為“決定子”的調節分化的蛋白質，在細胞分裂過程中不均等地分配到子細胞，選擇性地將子細胞中不同的組織特異性基因的調節區高甲基化的去甲基，或低甲基化的添加甲基(我認為細胞分化過程中，導致基因選擇性表達的第一因素是DNA的甲基化與否)，于是，子細胞中相同的DNA各自產生了不同的甲基化型式，以此選擇性地開啟或關閉不同的組織特異性基因，于是，不同的子細胞合成了不同的蛋白質，由此產生出了中胚層、內胚層和外胚層的不同類型的細胞。在細胞增殖時，為了讓子細胞保持和親代相同的克隆，不同的甲基化型式必須要一成不變地一起復制才能保持特異的分化性狀的穩定不變，為此，有一種稱維持性甲基化酶(maintenance methylase)的酶，通過以“甲基化維持”的方式將新的甲基化型式傳遞到每個子細胞的DNA上(復印)。由于端粒的不斷縮短，就驅動了細胞不斷地向前分化，使這些早期的分化細胞又按照各自的分化路線(或分化程序)通過體細胞中的各種調節分化的蛋白質一步一步地修改原有的甲基化型式，即啟動下級基因并關閉上級基因，使一種細胞不斷地向前分化成200 多種細胞，并用200多種細胞構成胎兒。以后細胞類型不再增加，隨著端粒的不斷縮短，細胞增殖率逐漸小于分化率，使分化程度越低的成體干細胞的數量越來越少，甚至使某些成體干細胞完全消失。同時細胞中的基因的總體表達活性在不斷下降，同一基因表達活性有的在上升，有的在下降，于是就決定了你什么時候長胡子、什么時候生白發、什么時候患遺傳病、什么時候白蛋白不夠用、什么時候心臟停止跳動。這就是所謂的生老病死。3、端粒驅動生命周期程序運作的證據β-半乳糖苷酶的含量在衰老的細胞內是升高的。Bordner (1998)把端粒酶的催化亞基hTRT基因導入人視網膜色素上皮細胞和包皮成纖細胞發現，細胞中的β -半乳糖苷酶含量就會減少，同時細胞出現年輕的表形，這相當于生命周期程序開倒車了 ；終末分化細胞是不能發生進一步分化的，但在個體生命中的不同時期，基因表達也不相同，已經證明這種調節是受到端粒長度所左右，因為不分裂的終末細胞端粒也會縮短(Von Zglinicki等人，1995 ；Von Zglinicki, 1998)皮膚角質細胞可被導入的病毒癌基因逆轉(Barrandon等人，1989)。以肝細胞為例，在端粒最長的胚胎期，主要表達甲胎蛋白。在端粒中等長度的成年期，甲胎蛋白停止表達，轉而表達白蛋白。在端粒最短的老年期，白蛋白基因逐漸停止表達， 轉而表達一些對細胞有害的基因。由于白蛋白是我們正常生理不可缺少的蛋白質，因此，當白蛋白基因停止表達到一定程度，機體就會停止運作，也就是我們的死期，衰老死亡大體就是這么簡單。通俗地說，當細胞活力下降到一定程度，細胞就不能應付日常事務。由于個體是由細胞組成的，因此，當大多數的體細胞的活力下降到一定程度，個體就會變得老態龍鐘，直
至死亡。十一、細胞衰老和細胞分化有關的問題1、細胞衰老或抑制DNA甲基化的藥物也會使細胞DNA甲基化水平下降，但是，細胞必須設法保留DNA上與細胞分化類型有關的基因的那部分甲基，即不能完全清除DNA上的甲基，否則，細胞的特異分化性狀會失真。例如，反復用能抑制DNA甲基化的5-雜氮-脫氧胞嘧啶(5-aza-dC)來降低小鼠永生細胞系C3H10T1/2的DNA甲基化水平時不可能降到零 (最低到 0. 45% ) (Flatau 等人，1984)。2、由于細胞衰老或抑制DNA甲基化的藥物也會使細胞DNA甲基化水平下降，因此有人就認為DNA甲基化水平下降是造成細胞衰老的原因，細胞衰老的分子鐘有可能是DNA 甲基化的丟失。我認為DNA甲基化的丟失只是細胞衰老的一種伴生現象而已，而不是造成細胞衰老的原因。依據是，用SV40感染及大T抗原(兩者都會激活端粒酶)逆轉細胞衰老時，甲基化水平會重新上升(Matsumura等人，1989)。3、由于正常的體細胞每分裂一次，端粒就會縮短一小段，因此，很多研究者認為端粒的作用是相當于細胞分裂的計數器(時鐘)。然而，癌細胞分裂時，端粒已經不會再進一步地縮短，而細胞分裂卻從來沒有停下來，據此，把端粒看作細胞分裂的計數器是不正確的。4、隨著個體越來越衰老，組織中的成體干細胞的數量就會越來越少，直到某些成體干細胞完全消失(據此，對于高齡的老人，在治療衰老時必須補充已經消失的某種成體干細胞)。這是因為端粒縮短會導致成體干細胞的自我更新率逐漸低于分化率。但成體干細胞數量下降不是造成個體衰老的原因，因為通過射線殺死動物組織中的成體干細胞，并不會加速動物衰老速度，而只能使動物變得虛弱。如果射線劑量低于致死量，動物的壽命反而會延長。5、隨著人的年齡的增加，組織中成體干細胞的各種潛能會逐漸縮小，這是造成老年人組織的修復能力不如年輕人的原因，同時也是造成用成體干細胞移植治療心臟病等疾病并不能分化成完備的心肌細胞等細胞的原因。導致成體干細胞各種潛能縮小的原因與各種基因的表達活性譜的改變有關，而這又與端粒的縮短有關。例如，造血干細胞的端粒越短，端粒酶的活性就越低，重構造血能力和增殖能也越低。當然，只要端粒再度延伸，這種退化是可逆轉的。6、清除自由基的抗氧化劑不能改變動物的最大壽限，原因是雖然抗氧化劑會增加細胞分裂次數，但同時會縮短分裂時間。因此，衰老的自由基學說是錯誤的，自由基不是導致衰老的真正原因，而僅僅是加速衰老的一個因素而已。細胞衰老時，清除自由基的酶的基因會逐漸關閉，從而導致自由基猖獗為害。如果衰老的細胞逆轉年輕，自由清除酶的基因也會重新打開，例如，癌細胞中清除自由基的酶的活性和胎兒細胞一樣高。已證明自由基是通過加速端粒縮短速度來降低細胞分裂次數的。7、在年輕人的細胞中，突變的線粒體DNA是不會累積的。此外，在復制旺盛的干細胞中，突變的線粒體DNA會發生復制分離(implicative segregation)現象，使突變的DNA 逐漸減少。因此，線粒體DNA突變累積不是造成衰老的真正原因，而僅僅是加速衰老的一個繼發或伴生現象而已。因此，衰老的突變累積學說是錯誤的。8、在個體水平中，突變的細胞核的DNA :(1)可以修復；(2) —旦修復不好就會啟動細胞凋亡；(3)如果既修復不好也不發生凋亡，最終會被免疫細胞清除，因此，年輕的個體是不存在突變的細胞累積的問題。也就是說，造成個體突變的細胞的累積的真正原因是免疫系統的衰老，從而導使突變的細胞不能有效地清除。而造成免疫系統的衰老的真正原因是成體干細胞的衰老；脂褐素被認為是不能降解的細胞垃圾，已發現也能降解。對已堆積脂褐素的小鼠給藥50天，結果脂褐素含量顯著下降(曾南等，1997)；年輕的細胞會旺盛地分泌膠原酶等酶來更新細胞間質，因此，細胞間質成分的堆積也不是造成衰老的真正原因。此外，衰老的內分泌功能退化或紊亂學說、神經系統退化學說等等等等都不是導致衰老的真正原因，而只能算是衰老的繼發因素或衰老的伴生現象而已，因為生物在長期進化的過程中，已進化出了一套完善的防御和凈化系統，只因細胞衰老才導致這套防御和凈化系統的功能發生退化，從而使一些能夠加速衰老的因素猖獗為害。當然，如果能夠使人體內的多能成體干細胞的端粒長度恢復到年輕人的水平，這些防御系統的功能也會恢復到年輕人的水平，各種衰老的伴生、繼發現象也會不攻自破。9、生物進化需要基因突變，因此，精子不但能夠突變，而且還能夠把突變株保留下來，睪丸屏障就是為了使精子能夠與免疫系統保持隔絕，以防止突變的細胞株被免疫細胞清除(即純化)。然后精子通過賽跑競爭，優勝劣汰，只有強壯的精子才能與卵子結合。由于生殖細胞是徹底返老還童的細胞，據此可說明，突變不是導致衰老的原因之一，或者說生殖細胞是通過修復基因突變來實現返老還童的理論是錯誤的。10、許多教科書把癌細胞看作未分化、無分化、去分化或異分化的細胞都是錯誤的，因為癌細胞還保留著起源組織的特有分化標志，例如，成人的肝癌細胞仍然會表達胎肝細胞特有的代謝譜和酶的量分布譜，而且一旦除去致癌因素，就會恢復成正常的成人肝細胞。據此我認為，把癌細胞看作是逆轉衰老的超年輕化或幼稚化的細胞才是正確的。11、許多教科書把免疫球蛋白基因和T細胞受體基因的重排現象視為是細胞分化中基因選擇性表達的原因是錯誤的，因為免疫球蛋白基因和T細胞受體基因的重排只涉及到翻譯成蛋白質部分的DNA進行與抗原對應匹配的調整，而并沒有涉及到這些基因的轉錄與否(開/關)的調控。12、有人把染色體特異部位的異染色質化、組蛋白的甲基化、乙酰化以及轉錄、翻譯和加工等過程的特異調控因子(包括發現獲得2006年諾貝爾獎的RNA干擾現象)視為細胞分化中基因選擇性表達的第一因素是錯誤的。因為參與這些環節的特異調控因子的蛋白質、RNA等本身是不穩定和易降解的，為此，這些特異調控因子還需要依賴基因的選擇性表達才能把分化性狀長期穩定地維持下去，這樣問題又來了 是什么因素使這些特異調控因子的基因發生選擇性表達？問題又繞回到原地，無限循環。同樣的染色體，為什么有的部位會發生異染色質化？有的不會？這應該要把異染色質化部位的DNA與常染色質化部位的DNA進行比較，研究發現，異染色質化的部位的DNA 甲基化程度比常染色質化部位的DNA高，也就是說，DNA要甲基化才能導致染色質異染色質化。
13、果蠅和其它雙翅目昆蟲中的DNA不發生甲基化，它們細胞分化基因的選擇性表達的機制只能與DNA改變有關，比如靠改變基因調節區中某些DNA序列的重復次數或插入轉座子等元件或擴增基因，因此，被視為無用的重復序列也許可以充當基因開關的作用。 但采用DNA甲基化與否的調節方式更具靈活性，故會被生物普遍采用，當然，不能排除DNA 含有甲基化的生物的細胞分化還與DNA改變有關。14、采用DNA甲基化或改變DNA序列都能符合細胞分化中基因選擇性表達的第一因素的4個要求(1)在細胞分裂時它能復制一份，以便每個子細胞都有一份；(2)能受到調節分化的蛋白質的調節；C3)具有基因開關的作用。(4)分子的穩定性極好，這樣才能保持細胞分化后其性狀具有很好的穩定性，例如，神經細胞壽命幾乎與人相當，其分化性狀也能保持終身不變。多數教科書認為細胞分化后其性狀是通過蛋白質或RNA類正反饋機制來保持穩定的，但實驗卻否定了這一假說。例如，獲得諾貝爾獎的發現，RNA干擾現象會放大和傳染。 但兩種不同分化的細胞融合后再分離，也會恢復原來的兩種性狀，即不會傳染。15、入選驅動生命周期程序運作的驅動物質必須要滿足6個要求(1)細胞分裂時它必須能復制一份，以便每個子細胞都有一份；(2)它必須在生殖細胞中預先儲備，而且儲量在個體的所有細胞中須最多，以便足夠將來發育成個體的整個生命周期的消耗(如果端粒是單純為了解決染色體“末端隱縮問題”，在體細胞分裂的同時，端粒丟失多少可以補充多少，而無需在生殖細胞中作一次性的補充。例如，單細胞的生物在細胞分裂時，端粒丟失多少就可以同時補充多少。據此，在生殖細胞中大幅度延伸端粒的現象反而可以證明端粒與衰老有關)；(3)體細胞每分裂一次，它必須消耗掉一部分，而且不能同時等量地一邊消耗和一邊補充(這就是返老還童藥至今沒有出現的原因)，而只能單向消耗或消耗量大于補充量。這是因為如果同時消耗量和補充量一樣多，就不能沿著時間軸產生“濃度梯度差”(計算機程序是靠電動機驅動的，生命周期程序是靠化學信號沿著時間軸產生濃度梯度差來驅動的)，基因也就無法進行稱差次表達(順序表達)，而基因不能順序表達，個體發育也就不能進行，生物只能停滯在單細胞水平。單細胞生物不會發生分化和衰老就是因為這個原因。據此，要使衰老個體逆轉年輕，端粒只能以單向一次性方式凈延伸。即衰老不能停滯在某一水平，要么進行衰老，要么逆轉衰老(例如，水母類、海鞘類等眾多的低等生物利用了長時間饑餓的單向一次性的方式來實現返老還童；據報道，2011 年科學家發現“燈塔水母”(Tmrhopsis Nutricula)夠返老還童，在達到性成熟年齡完成交配之后會以單向一次性的方式實現返老還童；生殖細胞靠減數分裂啟動端粒修復機制，使端粒在短時間內一次性地延伸到足夠整個生命周期的消耗量；(4)各種導致細胞衰老的區素必須最終都是通過消耗它的儲量起作用的，例如，自由基會加速端粒縮短速度；細胞中各種DNA突變、細胞垃圾中毒等等導致細胞死亡，干細胞為了補充死亡的細胞就會提高分裂頻率，而細胞分裂會導致端粒縮短；限食可減緩端粒縮短速度；女性比男性長壽是因為耗能比男性少，故女性端粒縮短速度低于男性；目前已發現60多種基因與衰老有關，如抑癌基因P53、P21、Rb等等，如P53、P21、Rb等高表達時細胞端粒縮短加速；( 整個分子的穩定性要極好，沒有半衰期，因為個體的壽命長達百年，它必須要能陪襯終身；(6)它的儲量的多少能夠左右基因的轉錄速率，例如，Daniel Gottschling(1994)發現端粒會影響附近基因轉錄；叢羽生教授發現單單端粒酶催化亞基就可促進血管內皮生長因子基因轉錄。
已知端粒完全能夠滿足上述的6個要求。有一個稱重復基因利用枯竭的衰老假說認為，編碼阻遏DNA抑制劑基因表達的基因有許多拷貝，細胞每分裂一次，它就會喪失一份或數份拷貝，隨著分裂次數的增多，拷貝越來越少，最后阻遏物濃度下降到不足以阻遏DNA抑制劑產生時，DNA抑制劑就大量表達， 最終導致細胞分裂停止。該假說與端粒學說的模式是相類似的，可以說端粒學說是該假說的修正版。16、兄弟姐妹的排行，老大壽命往往相對比較長，性成熟相對比較早，身材比較矮小，排行越小壽命就越短，這種現象規律性很明顯，因此不可能是基因突變造成的。造成排行越小壽命就越短的原因可能是年齡較大的父母的生殖細胞因為衰老使構建性甲基化酶不足，致使某些基因的DNA甲基化不足，以及生殖細胞端粒長度的不足所造成的。例如，克隆動物出生前往往體型過大、易早衰、易患病和天折，為此，英國羅斯林研究所的科學家發現，造成這種現象是一種稱為Igf2r蛋白質的基因上缺乏甲基而導致過表達。Igf2r過表達會引起胎兒過度生長和死胎。此外，克隆羊多莉的端粒也比同齡羊短20%。17、細胞衰老并非只發生在生命的末期，而是貫穿整個生命周期，因為細胞衰老可以用來啟動細胞分化和個體發育，例如，松果體釋放的激素會抑制性腺活動，人到了 10 14歲，松果體因衰老而發生退化，于是性腺就開始發育了 ；胚胎中的胰島素樣生長因子因細胞衰老導致合成下降，可使胚胎腎臟的一部分細胞凋亡，以此使腎臟管道化。18、關于癌癥發生的前因后果的解釋比較混亂，為此我必須要梳理一下2008年初，《細胞》(CELL)雜志有一專刊，認為把端粒長度控制在細胞分裂20次左右可保持不生癌。我認為這一設想是錯誤的。癌基因是正常細胞不可缺少的基因，在細胞的正常增殖過程起到關鍵作用，據此可以說沒有什么癌基因，而應該把癌基因改稱為“細胞增殖基因”。大多數的癌基因被激活時，端粒酶的活性都會升高。兒童患癌的幾率比老年人低很多，且兒童的癌基因和端粒酶的表達活性比老年人高得多；已知再生過程癌基因表達會升高。把蠑螈的眼睛的晶體剔除，把很強的致癌物質注入眼球中，結果沒有生癌，而出現晶體再生(江口吾朗、渡邊憲二， 1986)。因此，癌基因表達活性的高低與癌癥的發病率無關，因為在癌基因和端粒酶活性高的細胞中，細胞的抗氧化能力和DNA的修復能力顯著高于癌基因表達活性低的細胞。同樣， 論端粒長度，兒童比老年人長，癌基因表達活性、端粒酶活性也高于老年人，細胞的抗氧化能力、DNA修復能力及免疫力也比老年人高，故癌癥發生率兒童比老年人低。此外，有很多可以激活癌基因和端粒酶的物質反而是很好的抗癌藥，如植物血凝素(PHA)已被用于治療多種癌癥。所謂的衰老基因已經發現了幾十個，大多數是抑癌基因，這些基因是通過影響端粒長度來影響細胞壽命的，據此可以說這些都不是決定衰老的基因或說沒有什么衰老基因。但是，各種能夠促進細胞增殖的因素確實會提高癌癥的發生概率，如激素、生長因子、蛋白激酶C激活劑等等，這些因素主要是通過激活端粒酶來促進細胞增殖的，但端粒酶仍然不是導致癌癥的真兇，而是細胞在增殖過程中，染色體和DNA在復制時更容易發生損傷。而一些能損傷DNA的致癌物質或物理因素則是通過增加染色體和DNA的損傷率來增加癌癥發病概率的。抑癌基因P53較特殊，不能把它看成一般的抑癌基因，它是通過修復和清除突變的細胞來降低癌癥發病率，延長個體壽命的。而非通過抑制端粒酶來降低癌癥發病率的，相反，P53在修復細胞因放射線輻射等因素而導致的DNA損傷時，端粒酶的活性反而顯著升高，這個例子可以很好地說明端粒酶不是致癌物質。在細胞水平上，引起細胞癌變的基本原因是癌基因因各種原因而導致持續地過表達，而導致個體生癌的主要原因是免疫系統功能低下或有缺陷。在同一環境下，某些人容易患上癌癥，某些人卻不容易患上癌癥，這是遺傳易感性，即基因出了問題，使細胞容易突變， 或/和免疫系統功能低下。19、如果說端粒只起到穩定染色體基因組的作用，而與衰老無關，那么，當端粒縮短到一定程度時，染色體基因組就會變得不穩定而導致細胞死亡或癌變。據此，即使端粒與衰老無關，要想逆轉細胞衰老和防止細胞癌變，就必須要先延伸端粒，否則任何措施都無法挽救衰老與癌變。20、不但個體中的不同器官的衰老速度不一致，而且同一器官或同一組織的不同部位的細胞衰老速度也不一致，例如，人頭部的不同部位的頭發變白的時間是不一致的；眉毛、毫毛和頭發都是毛發，但長度與直徑卻各不不相同，這說明同樣是生長毛發的干細胞， 分化性狀只有相似而沒有完全相同。造成這一現象的原因可能與細胞分化性狀的細微差異有關，而這些差異又進一步決定相應細胞的端粒的縮短速度。這和再生區域編碼理論差不多，該理論認為，個體由眾多區域鑲嵌而成，每一區域具有自己特定的遺傳編碼(Slack， 1980)。因此，來自個體同一部位的間充質干細胞，能否完全分化和替代為個體的所有的器官組織的功能還是未知數。21、一般認為鼠類的衰老與端粒或端粒酶無關，我認為鼠類的衰老也與端粒縮短或端粒酶活性降低有關(黃必錄.端粒衰老學說具有普適性.中國老年病雜志，2006， 3(2) :101.)。2011年中央電視臺10套《科技之光》報道，美國斯坦福大學科學家成功用端粒酶激活劑使相當人80歲的小鼠發生返老還童，這如果是真實的，就可以證明鼠類的衰老與端粒是有關的。鼠類端粒較人類長，而且在細胞衰老過程端粒縮短幅度較小，但壽命反而比人類短，這可能是鼠類基因的表達活性與端粒長度的劑量關系比人類高效，就像同一種治病藥物，用同一劑量，有的人感到療效顯著，有的人感到療效一般。22、限制能量的攝入可以延長小鼠最大壽命一倍，由于線粒體在進行能量代謝時會產生大量的氧自由基，已證明自由基可使端粒縮短，作為自由基清除劑的維生素E也能使培養的細胞分裂次數增加一倍，于是科學家就認為限制能量攝入導致動物壽命延長的機制是通過減少自由基對端粒的破壞。但自由基清除劑并不能延長動物的最大壽限(Harman， 1960)，因此，把限制能量的攝入的延壽機制歸結于是減少自由基對端粒的破壞是不完全正確的。由于各種能夠抑制DNA合成的因素都會加速端粒的縮短、衰老的細胞也會產生DNA合成的抑制劑、用促進DNA合成的物質也能顯著提高動物的壽命。據此我認為(黃必錄.衰老的機理意義及治療.燕京醫學通訊，1998 ；66 :1056，本文2萬多字，介紹了許多衰老領域的前沿理論，是內部刊物，要索取本文請到燕京函授醫學院，地址北京市海淀區復興路21 號(公主墳西北側衛國中學內))能量代謝主要是通過4個抑制DNA合成的途徑來縮短動物壽命的，舉例(1)攝入能量越多，能量代謝量也越大，產生的三磷酸腺苷(ATP)也越多， ATP能反饋性地抑制其它核苷酸的磷酸化，從而產生阻抑DNA的合成效應。造成自由基清除劑如維生素E能使培養的細胞分裂次數增加一倍但卻不能使個體的壽命提高一倍的原因是(1)維生素E在提高細胞分裂次數的同時又提高了細胞分裂頻率，以致在一定時期內提高了細胞的分裂次數；(2)個體內的維生素E的濃度不能像培養液那樣高。線蟲中發現所謂的長壽基因，就是通過降低能量代謝率”.弋價，使線蟲處于昏睡的狀態來換取長壽的，采用這種辦法來延長人的壽命是不可取的。23、在細胞水平，缺乏端粒酶活性的細胞，端粒縮短速度比端粒酶活性高的細胞更快。但在個體水平，胚胎期端粒縮短速度比成人期和老年期快一倍以上，而且胚胎期的(胚胎體細胞有端粒酶活性)端粒酶活性比成人期和老年期高，這與一般認為端粒酶活性高， 端粒縮短速度就慢相違背。由于端粒酶活性的高低與細胞分裂頻率呈正相關，而且細胞有絲分裂是造成端粒縮短的原因，因此，胚胎細胞因端粒酶活性比較高，在一定時期內細胞分裂次數就多，這樣就會造成胚胎端粒縮短速度比成人期和老年期快。此外，端粒酶活性和端粒結合蛋白 (TRFl)的活性是呈正相關的。因此，端粒酶雖可延伸端粒，但TRFl卻會抑制端粒延伸，兩功互相抵消，甚至還會使端粒縮短的更快，這也是導致胚胎細胞端粒酶活性雖高，但端粒卻縮短的更快的原因。以前我看到一篇報道，干細胞移植到宿主的初期，端粒會迅速縮短，為此我感到很難過，后來又看到一篇報道，干細胞移植到宿主的初期會迅速分裂幾次，這使我不再難過， 因為端粒并沒有白白丟失，而是用來增殖干細胞的。上述的美國斯坦福大學用端粒酶抑制劑使小鼠早衰，然后用端粒酶激活劑又使它恢復年輕，其原因也是抑制端粒酶活性時，個體在同一時間下端粒縮短速度并沒有加快，因此，重新激活端粒酶時，小鼠就會恢復青春。這也是一些人根據實驗誤認為端粒或端粒酶與鼠類衰老無關的原因。既然端粒酶活性升高對延緩端粒縮短速度作用不大，那干細胞為什么還要保持端粒酶的活性？我認為端粒酶的主要作用是因不同類型的細胞需要不同的分裂活性和不同的端粒長度，而保持不同類型細胞端粒酶的不同活性就可以調制出不同的細胞分裂活性和不同的端粒長度。十二、去衰老的途徑去衰老(De-aging)就是返老還童的同義詞，是福建師大傅文慶教授于1999年創立的。不使用返老還童一詞，是為了避免公眾過多回憶歷代帝王夢想返老還童的諸多可悲歷史事件。個體組織中死亡掉的非干細胞可以由組織中的成體干細胞通過細胞分化和增殖來填補，因此，無論組織中的非干細胞是如何衰老死亡的，也不是造成個體衰老的原因；同樣，個體組織中的成體干細胞因為各種原因死亡也可以通過成體干細胞本身的自我復制和更新的機制來填補，因此，無論組織中的成體干細胞是如何死亡的，也不是造成個體衰老的原因。但是，組織中的成體干細胞會因為經過反復的細胞分裂，端粒越來越短，而端粒縮短會改變基因的表達活性，進而引起成體干細胞的增殖潛能和分化潛能發生縮小，使組織中的成體干細胞比例下降，以及成體干細胞和非干細胞的基因的表達活性發生改變，從而導致細胞的生理功能發生退化和改變，即細胞衰老。由于個體衰老是由細胞衰老和累積造成的，因此，個體去衰老的根本措施就是向個體組織中補充端粒較長的多能成體干細胞。
小鼠用致死量的放射線照射時，包括骨髓在內的全身所有的器官組織中的成體干細胞都會被射線殺死，但只要移植骨髓就可以讓小鼠存活下來，這提示骨髓是個體中的多能干細胞的供應中心，骨髓中儲存著一些原始的多能成體干細胞，它們可以隨著血液循壞達到全身所有的器官組織，并分化成個體所有器官組織的細胞。現在，在小鼠和人類骨髓中，美國科學家已發現一種接近于全能的成體干細胞，稱邁阿密細胞(Miami細胞)，它們也能分化為具有內臟中胚層、神經外胚層和內胚層特征的細胞。據此，我們暫時不管骨髓中含有那些多能成體干細胞，只要移植年輕的骨髓就可以逆轉個體的衰老。那么，如何生產年輕的骨髓細胞呢？英國科學家已經成功地把人的造血干細胞移植到豬和綿羊胚胎(即宮內移植)的體內，讓造血干細胞在動物體內擴增，然后分離動物體內的人造血干細胞可以移植到人體內并發揮作用；2007年，美國內華達大學科學家用人的骨髓干細胞注入綿羊的胚胎但是， 綿羊體內含有15 %的人細胞。但是，這種方法生產的人造血干細胞，其年齡和提供造血干細胞的人一樣，再加上造血干細胞在動物體內分裂增殖，端粒會更短，因此，這種方法生產出來的人造血干細胞比提供人造血干細胞的人還衰老，其增殖潛能和分化潛能也不如年輕的造血干細胞，治療效果不甚理想。此外，造血干細胞是否能夠分化成個體所有的組織細胞還是個未知數。通過體細胞核移植技術制造的胚胎干細胞(EQ或通過基因技術制造的誘導多能干細胞(ips)是已經經過返老還童，抹去了年齡的全能干細胞，所以是從零歲開始的，因此，在理論上，向患者個體內植入ES或誘導多能干細胞ips就可以使個體發生實質性的返老還童。但是，直接把ES或ips植入人體(1)由于ES或ips是胚胎產生免疫耐受期之前的細胞，有一些抗原沒有經過免疫識別耐受，因此，即使遺傳背景與患者相同，患者體內的免疫系統也會把它當做異物排斥掉，《參考消息》報2011. 5. 16日第七版題為.“人工干細胞動物實驗失敗”，說英國科學家把iPS移植到小鼠體內遭到排斥，造成這種后果我曾經(燕京醫學通訊，1998 ；66 1058、1060)預測過轉化(年輕化)的干細胞可能會表達胎兒免疫沒有識別耐受過的胚性抗原，會引發免疫排斥；( 會產生畸胎瘤；C3)雖然在體外培養的條件下的ES或ips也可以分化成多能干細胞，但是，在體外培養的條件下每3個細胞分裂一次就有1次突變發生，并且其突變具有累積效應，因此，經過若干代增殖后，一群細胞中的大部分細胞都是突變的，沒有應用價值。生命在自然的胚胎發育過程，通常沒有這3個人為干預產生的致命的缺陷。把U9-S系小鼠畸胎癌細胞，移植到C57_b系小鼠的囊胚里，然后，再將囊胚移植到其它養母鼠的子宮內，使其進一步發育，結果產下了種系互相混雜的呈鑲嵌花樣的正常的嵌合體小鼠，而且一切組織、器官都是由這兩種小鼠的體細胞組成的(Mintz，1978)。把動物的器官移植到人類可以解決器官來源不足的問題。但要把動物的器官移植到人類，首先要對動物的基因組進行改造，使人的免疫系統不會排斥豬的器官，即把動物 (器官提供者)的基因組中會引起人(器官接受者)免疫排斥的基因“敲出”，同時插入人的基因(以下把經過這種基因改造的豬或其它動物簡稱為“弱抗原動物”)，可喜的是，經過科學家10多年的努力，這項技術現在已接近初步臨床應用了。當然，這種經過基因改造的動物，它的器官即使在器官接受者的體內不會發生近期的免疫排斥，但由于動物的基因無法和人完全相同，還會引起遠期的排斥，目前用基因改造的豬的器官移植到猴子身上，在猴子體內的豬器官只能存活一年。

發明內容
本發明的目的是提供一種使個體去衰老的方法，使個體年齡發生實質性的逆轉。按此目的提供的使個體去衰老的方法，其步驟特征包括1、用衰老的個體自身的體細胞制造的胚胎干細胞(ES)或誘導多能干細胞(ips)。2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原動物”的囊胚里，然后囊胚移植到假孕的動物子宮中發育成“人-動物嵌合體”胚胎。3、從分娩出的人-動物嵌合體中抽出骨髓。4、把骨髓移植入ES或ips提供者的體內。5、然后根據實際情況使用抗排異藥物。本發明具有骨髓來源充足，骨髓中的人干細胞的遺傳背景與骨髓接受者相同，因此，不會遭骨髓接受者免疫排斥，以及細胞的年齡較幼稚。
具體實施例方式下面對本發明做進一步詳細描述。按此目的提供的使個體去衰老的方法，其步驟特征包括1、用衰老的個體自身的體細胞制造的胚胎干細胞(ES)或誘導多能干細胞(ips)。2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原動物”的囊胚或普通動物的囊胚中，然后囊胚移植到假孕的動物子宮中發育成“人-動物嵌合體”胚胎。所用的動物囊胚可以來自是豬、綿羊或靈長類，以豬較好，因為豬生長繁殖的周期比較短，體型比較大。3、從分娩出的人-動物嵌合體中抽出骨髓。4、把骨髓移植入與ES或ips遺傳背景相同的個體。5、然后根據近期宿主排異移植物的強度的實際情況適當使用抗排異藥物，抗排異藥物最好要求不會抑制骨髓細胞增殖，如“欣復同”，藥品名稱為“嗎替賣考酚酯分散片”，該藥的好處是對骨髓沒有抑制。人-動物嵌合體的骨髓內含有4類型的細胞1、動物多能成體干細胞；2、動物組織非干細胞；3、人的多能成體干細胞，如造血干細胞、間充質干細胞等；4、人組織非干細胞。骨髓中的人和動物的多能干細胞輸入人體后，會定居在人的骨髓中，由于外來的人多能干細胞的端粒長度比骨髓接受者長，年齡較小，因此，增殖潛能比骨髓接受者自身的骨髓干細胞大，這樣，外來的人骨髓多能干細胞會通過增殖優勢慢慢排擠和占領骨髓接受者自身的骨髓干細胞的巢穴。一般認為，在血液循環的外周干細胞是年齡相對比較大的干細胞(周衍椒，張鏡如主編，生理學，第三版，北京，人民衛生出版社，1995 ；96)，因此，外來的年齡比較小的骨髓干細胞更容易排擠和取代骨髓接受者的自身干細胞。選用弱抗原動物的囊胚與人細胞制造人-動物嵌合體的胚胎，其骨髓中的動物細胞在人體內不易引起強烈的排異反應，因此，安全性較高。但是，用普通動物的囊胚與人的細胞制造人-動物嵌合體的胚胎，其骨髓移植入人體會引起強烈的排異反應，需要采用各種抗排異措施，如骨髓稀釋、使用免疫抑制劑、或先分離出人多能干細胞再移植。一般來說，人-動物嵌合體的胎兒在分娩后很難存活，如果分娩出的八-動物嵌合體的胎兒能夠存活，可以飼養到一定時期再抽取骨髓；本發明的技術路線中，用體細胞制造胚胎干細胞(ES)或誘導多能干細胞(ips)、 動物囊胚移植、骨髓的抽取和骨髓移植等技術都是現成的，這里無需贅述，請查看相關文獻。
權利要求
1.使個體去衰老的方法，其步驟特征包括1、用衰老的個體自身的體細胞制造的胚胎干細胞(ES)或誘導多能干細胞(ips) ；2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原動物”的囊胚或普通動物的囊胚中，然后囊胚移植到假孕的動物子宮中發育成“人-動物嵌合體”胚胎； 3、從分娩出的人-動物嵌合體中抽出骨髓；4、把骨髓移植入與ES或ips遺傳背景相同的個體；5、然后根據近期宿主排異移植物的強度的實際情況適當使用抗排異藥物。
2.根據權利要求1所述的使個體去衰老的方法，其特征是所述的所用的動物囊胚可以來自豬、綿羊或靈長類。
全文摘要
本發明涉及衰老生物學領域，特別是涉及使個體去衰老的方法，其步驟特征包括1、用用衰老的個體自身的體細胞制造的胚胎干細胞(ES)或誘導多能干細胞(ips)；2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原動物”的囊胚里，然后囊胚移植到假孕的動物子宮中發育成“人-動物嵌合體”胚胎；3、從分娩出的人-動物嵌合體中抽出骨髓；4、把骨髓移植入與ES或ips遺傳背景相同的個體。動物骨髓中年輕的人多能成體干細胞就會定居在人體的骨髓中，并通過血液循環達到個體所有的器官組織，然后通過細胞的增殖和分化來替換組織中衰老的細胞，從而達到使組織器官甚至個體去衰老的目的，而骨髓中的動物細胞則會被人免疫系統清除掉。
文檔編號A01K67/02GK102293178SQ20111025523
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月28日 優先權日2011年8月28日
發明者黃必錄 申請人:黃必錄