Science十大科学突破之衰老细胞

　　

生物通报道：每年年底，Science杂志都会按惯例评选出十大科学进展。本周Science杂志公布了该刊评选出的2011年度十大科学进展，其中名列第一位的是生物学方面的成果：HIV临床试验，其它生物学相关的包括：人类起源之谜，光合蛋白II，微生物组新发现，重要的疟疾疫苗，清除衰老细胞，生物类占据了十大科学突破的六成，由此管中窥豹，可见一斑。

清除衰老细胞

今年有关衰老研究的内容不少，从最新的细胞衰老假说，到最新的细胞抗衰老发现，从衰老的根源到长寿基因的作用，衰老细胞的研究不断更新。尤其是在今年11月，来自美国梅奥临床医学院等处的研究人员发表了题为“Clearance of p16-Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders”的文章，发现了老化细胞会促使整体器官衰老，如果清除了这些细胞，就能让小鼠推迟出现衰老的症状。

细胞老化是指细胞的复制过程不可逆转地停止了，这种细胞不再分裂出新细胞，在防止肿瘤生长方面起着重要作用。老化细胞由免疫系统清理，随着时间推移，在身体积聚数量增多。研究人员估计，高龄老人全身大约10%的细胞为老化细胞。

几年前，梅奥临床医学院的Jan M. van Deursen研究组发现两种对细胞分裂和复制起关键作用的肿瘤抑制基因左右了小鼠的衰老过程。这首次揭示了细胞老化机制和整体器官衰老间的直接联系。但这未能揭示衰老的分子机制。

今年这一研究组在这一基础上，利用老化细胞生物标志：p16Ink4a，设计了一种新型的转基因INK-ATTAC，并研发出了能能够杀死小鼠身上所有老化细胞的药物。

研究人员首先通过基因工程培育特殊小鼠，使它们的成熟老化速度快于正常同类，之后观察三种老化特征：眼内白内障形成、肌肉组织萎缩和皮下脂肪堆积。结果发现，如果小鼠在老化迹象出现之前施用药物，这三种特征就会被延缓，如果小鼠在老化迹象开始后摄取药物，肌肉功能得到改善。

研究人员认为这项研究能用于老年人护理，提高老龄人群生活质量。

关于老化细胞与整体器官衰老之间的分子关联，这一研究组曾研究了p16Ink4a和p19Arf这两种基因在衰老过程中的作用。他们发现，清除p16Ink4a基因能减缓细胞的衰老过程，也能减缓机体的老化过程，反之，p19Arf的灭活会加剧这些作用。基于p16Ink4a和p19Arf基因表达水平随衰老而增加的事实，以前的研究推测了这两种肿瘤抑制基因在衰老过程中的作用。然而，过去的研究从未证实它们与衰老过程中的直接联系，因为缺失这些基因的小鼠过早地死于肿瘤疾病。

p53与细胞衰老

来自麻省大学医学院的一个研究小组发现了p53与细胞衰老相关的新作用机制，他们发现p53肿瘤抑制因子不只是简单地被Gld2多聚腺苷酰化。而是Gld2可以将一个A添加到miR-122小RNA上，从而使其稳定。这种腺苷酰化的miR-122/RISC复合物然后通过在其3’端未翻译区域结合目标点来抑制CPEB的表达。如果CPEB不被miR-122抑制，那么CPEB将与p53的3’端未翻译区域结合，并结合一种不同的polyA聚合酶，即Gld4。这些数据反映了p53 mRNA的翻译控制的一个以前人们不知道的层级关系，这一层级关系导致细胞衰老。

这种小RNA：miR-122具有许多重要的作用，之前的研究发现肝癌组织miR-122的表达与肝癌细胞周期调控密切相关，最近的研究又显示，miR-122可以通过影响p53蛋白的稳定性和转录活性，调节细胞周期蛋白Cyclin G的表达，从而降低癌细胞的侵袭性。这些都说明了这种小分子与p53的关系密切。这对于深入了解p53的作用具有重要的意义。

细胞抗衰老新发现

来自斯坦福大学的研究人员发表了一篇题为“PDGF signalling controls age-dependent proliferation in pancreatic β-cells”的研究论文，揭示了一条与胰岛细胞存活相关的关键信号传导通路，通过激活这条通路便可促使胰岛β细胞“返老还童”，重新恢复细胞分裂。

科研人员发现PDGFR(血小板衍生生长因子受体)信号通路对胰岛β细胞增殖起重要的调控作用。在小鼠试验中，他们发现随着年龄的增高，小鼠胰岛β细胞表面PDGFR水平逐渐降低并最终导致细胞丧失分裂能力。当研究人员通过人为干预的方法促使PDGFR表达水平增高时，他们发现这些胰岛β细胞重新获得了自我复制能力，并生成了新的细胞。随后，研究人员在人类胰岛β细胞中再度重复了这一实验结果。

通过维持和修复胰岛β细胞的功能来治疗I型糖尿病是目前糖尿病治疗研究的一个热点，成人的胰岛β细胞丧失了自我复制能力是目前开展这项研究的主要障碍之一。新研究不仅揭示了机体调控胰岛β细胞生长和复制的信号机制，并为研究人员开发出安全的糖尿病治疗策略指明了新的方向。

（生物通：万纹）