这一技术突破是应对老龄化社会的“新武器”

B站影视 电影资讯 2025-10-09 14:55 1

摘要:衰老,仿佛是一场悄无声息的侵蚀,它悄然蚕食着我们身体的每一个角落,让皮肤失去弹性、记忆渐趋模糊、器官功能日渐衰退,甚至引发一系列慢性疾病如阿尔茨海默症、心血管问题和骨质疏松。

衰老,仿佛是一场悄无声息的侵蚀,它悄然蚕食着我们身体的每一个角落,让皮肤失去弹性、记忆渐趋模糊、器官功能日渐衰退,甚至引发一系列慢性疾病如阿尔茨海默症、心血管问题和骨质疏松。

这些变化并非偶然,而是源于干细胞功能的退化——这些细胞本是人体修复和再生的“建筑师”,却在岁月的洗礼下逐渐疲惫,进入一种名为“细胞衰老”的僵局状态。在这种状态下,细胞停止分裂,却顽固地存活下来,分泌出炎症因子,形成一股“炎症风暴”,加速全身组织的退化。

这种现象在现代科学中被视为衰老的“潜在原因”之一,与慢性炎症和衰老细胞积累密切相关,后者通过分泌促炎分子进一步恶化环境,导致干细胞耗竭,即丧失再生能力。面对这一全球性挑战,科学家们长久以来寄希望于干细胞疗法,但如何让这些细胞在衰老环境中持久作战,仍是一个难题。

2025年9月4日发表于《细胞》杂志的一项开创性研究,由中国科学院、首都医科大学等机构的研究团队主导,首次通过基因工程打造出“抗衰老干细胞”,在老年食蟹猴身上实现了系统性逆转衰老迹象。这一实验成功,为人类对抗老龄化社会提供了全新的再生医学路径。研究人员通过这一工作,揭示了干细胞在对抗退行性衰老方面的潜力,强调了从实验室到临床的转化意义。

这项研究的灵感源于对衰老机制的深刻洞察:衰老不是局部问题,而是全身性干细胞功能衰竭的连锁反应,甚至可以追溯到自然界的永生模型,如水螅这种淡水生物群落,它被科学家描述为“仅仅是一个活跃的干细胞社区”,通过无限再生逃脱死亡,其关键在于FoxO蛋白的持续表达。

研究团队聚焦于人类间充质祖细胞(mesenchymal progenitor cells,简称MPCs),这是一种从骨髓或脂肪组织中提取的多能干细胞,能分化成骨骼、软骨、脂肪等多种组织类型,在修复损伤中扮演关键角色。然而,随着年龄增长,这些细胞的守护者——长寿基因FOXO3——在细胞核中的活性急剧下降,导致它们易受氧化应激(类似于体内“锈蚀”过程)和慢性炎症的侵袭,最终陷入衰老陷阱。

为此,科学家们运用基因编辑技术(如CRISPR“分子剪刀”),精准提升FOXO3的表达,使MPCs转化为“衰老抵抗细胞”(senescence-resistant cells,简称SRCs)。这些SRCs就像一支经过特训的“再生部队”,不仅自身更耐久,还能分泌外泌体(exosomes)——一种纳米级的小囊泡,宛如细胞间的“信使”,携带着miRNA和蛋白质等抗衰信号,穿越血液循环,到达全身各处,清除“僵尸细胞”(即衰老细胞),激活修复通路,并抑制炎症因子如TNF-α的过度释放。

这种机制的精妙在于,它不只是替换老化细胞,而是通过系统性“对话”重塑衰老环境,提供广谱的“老年保护”(geroprotection),从而延缓多器官衰老时钟。FoxO3蛋白特别通过结合DNA开启或关闭基因,响应细胞应激,促进健康衰老和延长寿命,这也是为什么FOXO3被公认为人类长寿基因。在体外测试中,SRCs展示了更大的抗年龄相关应激能力,具体是通过编辑FOXO3基因产生一种修饰的FoxO3蛋白(FOXO3 2SA/2SA),使其停留在细胞核中,增强保护性基因的转录活性。

值得一提的是,SRCs的低免疫原性设计,使得它们即使来自捐赠者,也能安全移植,避免传统干细胞疗法的排斥风险。这项创新源于对灵长类组织中FOXO3下降的观察(通过单细胞RNA测序验证),并在体外培养中反复测试,确保SRCs在模拟衰老条件下仍保持活力。

在这一基因工程奇迹的基础上,研究团队设计了一项为期44周的临床前试验,将SRCs静脉注射到8只老年食蟹猴(相当于人类60岁以上)体内,对照组则使用普通MPCs或空白载体。

食蟹猴作为实验模型的独特之处在于,其生理结构与人类相似度高达93%,包括大脑、海马区和生殖系统的老化模式,这使得结果更具转化潜力。为了更精确评估年龄影响,研究人员首先根据年龄将食蟹猴分层为四个组:A1组(3-5岁,相当于人类9-15岁)、A2组(10-12岁,相当于人类30-36岁)、A3组(16-19岁,相当于人类48-57岁)和A4组(19-23岁,相当于人类57-69岁),重点针对最老的A4组进行细分实验,一组注射生理盐水(作为车辆对照)、另一组注射正常/野生型干细胞(WTCs,携带两个正常FOXO3拷贝的人类胚胎干细胞),第三组注射SRCs。老年猴子每两周注射一次,持续44周,这大约相当于人类三年的时间跨度,整个过程全程监测安全性,无任何严重不良事件发生,如免疫排斥或肿瘤生长,这为未来人类应用奠定了坚实基础。

从注射后数周起,SRCs组猴子的变化便逐步显现:全身细胞衰老标志物如p21蛋白水平下降超过30%,慢性炎症指标显著降低,组织退化迹象逆转,整个身体仿佛被注入一股青春活力。

具体到大脑,MRI扫描显示结构更致密,海马区体积增大,猴子在记忆和学习任务中的表现提升20%,这相当于将生物年龄倒退10年,暗示SRCs能对抗神经退行性疾病如阿尔茨海默症的核心病理——β-淀粉样斑块积累。

更精确的记忆评估通过威斯康星通用测试装置(WGTA)进行:在训练中,猴子从两个相同盒子中取食,测试时食物隐藏在其中一个盒子旁,三秒挡板阻挡后,猴子需记住位置;SRCs组的准确度显著高于生理盐水组,而正常干细胞组与对照组无显著差异。同时,基于MRI的结构分析显示,SRCs治疗缓解了年龄相关的脑萎缩,大脑连接恢复到年轻猴子(A1组)的水平,特别是七个脑区之间的结构连接,包括对工作记忆至关重要的前额叶皮层,这进一步证明了其保护神经退行性变的效果。

生殖系统也迎来复兴:雄性猴子的精子质量和活力改善,卵巢功能恢复,激素水平如雌激素回升,缓解了年龄相关的生育衰退,这对探讨女性更年期干预具有启发性。骨骼和心血管方面,骨密度增加,心脏泵血效率增强,动脉硬化风险降低,进一步证明SRCs的多器官修复能力。

具体而言,使用微型CT X射线成像技术观察到年龄相关骨丢失逆转:生理盐水组老年猴子显示显著牙骨丢失,而SRCs组的牙齿结构更类似于年轻猴子,正常干细胞组虽有改善但不如SRCs明显;此外,肺和心脏的血管生成得到改善,主动脉增厚减少,神经元突起更长,减少了与阿尔茨海默相关的β-淀粉样蛋白和磷酸化-tau,肾脏和大脑的矿化(异常钙沉积)也显著降低。

研究通过单核RNA测序和生物信息学分析,揭示这些效果的部分源于SRCs外泌体:单独纯化外泌体注射后,也能模拟全细胞疗效,减少炎症并促进再生,这开启了“无细胞药物”的可能性——储存简便、安全性更高。

为进行全身评估,研究人员测量了来自10个系统和61种组织的基因上调和下调变化,SRC治疗恢复了其中54.10%的衰老相关基因改变,最大恢复出现在海马体(记忆巩固中心)、输卵管和结肠等区域,而正常干细胞仅恢复约31.15%。

此外,使用SA-β-Gal蓝色染料测量衰老细胞,SRCs显著减少了大脑、心脏、肺等多器官中的衰老细胞数量,使其接近年轻猴子水平,正常干细胞仅在肺部有效但对大脑无明显影响。相比之下,普通MPCs的效果有限,仅能局部缓解,无法实现这种全局逆转。整个试验数据存档于中国国家基因组数据中心,供全球科学家验证。

这项研究的深远影响,不仅限于实验室,更点亮了人类抗衰老的希望之光。想象一下,未来通过一针SRCs注射,就能延缓认知衰退、恢复生育力和增强骨骼强度,应对全球老龄化危机——据预测,到2050年,65岁以上人口将达16亿。

这项工作证明,再生医学能“重写”衰老脚本,从被动治疗转向主动预防,特别是针对干细胞耗竭这一衰老标志,提供增强的再生能力以抵抗炎症微环境。当然,挑战仍存:如何优化基因编辑效率、确保长期疗效,以及应对伦理监管。尽管研究期间SRCs耐受性良好,具有肿瘤抑制特性表明可能不会诱导肿瘤生长,但长期效果仍需进一步评估。但在灵长类模型上的成功,已为临床试验铺路,激发了从神经科学到生殖医学的跨领域合作,甚至可能降低骨质疏松等慢性疾病的风险,后者常导致致命跌倒。

研究者强调,这一技术突破是应对老龄化社会的“新武器”,而国际媒体则赞叹它“恢复了猴子的活力,照亮人类长寿之路”。随着外泌体疗法的兴起,这一发现或将催生新一代抗衰产品,推动健康寿命延长,成为再生医学的里程碑。如果安全问题得到确认,我们可能很快看到SRCs在人类中的测试,这将标志着从动物模型向临床转化的关键一步。

来源:科技袁人袁岚峰视频

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