PNAS：不老的传说

　　

生物通报道：来自英国诺丁汉大学等处的研究人员发表了题为“Telomere maintenance and telomerase activity are differentially regulated in asexual and sexual worms”的文章，揭示了一种扁虫如何克服衰老过程，实现不老传说的奥秘，这将有助于减缓人类细胞衰老，以及了解衰老相关的特征，这一成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

涡虫（Planarian worms）是一种令科学家们惊奇的动物，这种扁形动物门的物种具有几乎无限的再生能力，涡虫属于能迅速再生的动物之一，把一条涡虫切开200多块，就会长成200多条涡虫。研究人员希望通过分析这种动物替换衰老的或者受损的组织和细胞的能力，来帮助理解其长寿的奥秘。

文章的通讯作者是诺丁汉大学Aziz Aboobakera博士，他表示，“我们已经分析了两种涡虫，其中一类能有性繁殖，就像人类一样，另一类是无性繁殖，简单的分裂成两个细胞。这两种涡虫都能不断生成新肌肉，皮肤，肠道，甚至整个大脑，无限再生。”

“通常当干细胞分裂的时候，比如出现伤口，繁殖过程，以及生长过程中，细胞会发出衰老的信号。这也就是说，干细胞不能再分裂，因此逐渐失去我们机体组织细胞更换的能力。我们衰老的肌肤也许就是最明显的例子。涡虫以及其干细胞却不知为何，能避免这种衰老过程，保持细胞分裂。”

与细胞衰老密切相关的一个事件就是端粒长度，端粒是染色体末端的DNA重复序列，作用是保持染色体的完整性。DNA每次复制，端粒就缩短一点。一旦端粒消耗殆尽，染色体则易于突变而导致动脉硬化和某些癌症。因此不少科学家认为端粒DNA长度和人的年龄存在密切的关系。

考虑到涡虫的长寿命，因此研究人员预测涡虫能维持其成体干细胞染色体末端长度，实现不老的传说。他们进行了一系列具有挑战性的实验，揭示了涡虫长寿的秘密，并从中找到了能帮助细胞继续分裂的分子诀窍。

2009年，三位美国科学家凭借“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”这一成果，获得了2009年诺贝尔生理学或医学奖，他们揭开了人类衰老和罹患癌症等严重疾病的奥秘。

不过也有研究人员指出，近年来陆续有研究发现端粒和染色体等虽然与细胞老化有关，进而影响衰老，但并非唯一的因素，生命衰老是一个非常复杂的进程，它有许多不同的影响因素，端粒仅仅是其中之一。但无论如何，这些有关人类衰老、癌症和干细胞等方面的研究将有助于我们对细胞的理解增加新的维度，清楚地显示了疾病的机理，并将促使我们开发出潜在的新疗法。

在这篇文章中，研究人员分析了端粒酶的编码基因在涡虫上存在的可能性，检测了其活动以及由此产生的端粒长度，发现无性繁殖的蠕虫在繁殖时大大提高一种基因，使干细胞在分裂并替代缺少组织时维持端粒长度。但是研究人员也很奇怪涡虫有性繁殖不会出现同样的方式来维持端粒长度。有性繁殖和无性繁殖的涡虫都拥有无限繁殖的能力。研究人员认为，有性生殖蠕虫将最终显现端粒缩短的影响，或者能够用另一种不会涉及端粒酶的机制来维持端粒长度。

Aboobaker博士总结道，“无性涡虫具有在繁殖过程中维持端粒长度的潜力，我们的研究据证明了之前的一个推测：动物如何实现长寿和其如何衍生。下一个目标是深入了解这种机制并分析进化成为长生不老的生物。”

这项研究将有助于我们深入了解衰老过程的机理，并用于促进包括人类在内的生物的健康。（生物通：万纹）

原文摘要：

Telomere maintenance and telomerase activity are differentially regulated in asexual and sexual worms

In most sexually reproducing animals, replication and maintenance of telomeres occurs in the germ line and during early development in embryogenesis through the use of telomerase. Somatic cells generally do not maintain telomere sequences, and these cells become senescent in adults as telomeres shorten to a critical length. Some animals reproduce clonally and must therefore require adult somatic mechanisms for maintaining their chromosome ends. Here we study the telomere biology of planarian flatworms with apparently limitless regenerative capacity fueled by a population of highly proliferative adult stem cells. We show that somatic telomere maintenance is different in asexual and sexual animals. Asexual animals maintain telomere length somatically during reproduction by fission or when regeneration is induced by amputation, whereas sexual animals only achieve telomere elongation through sexual reproduction. We demonstrate that this difference is reflected in the expression and alternate splicing of the protein subunit of the telomerase enzyme. Asexual adult planarian stem cells appear to maintain telomere length over evolutionary timescales without passage through a germ-line stage. The adaptations we observe demonstrate indefinite somatic telomerase activity in proliferating stem cells during regeneration or reproduction by fission, and establish planarians as a pertinent model for studying telomere structure, function, and maintenance.