此期刊發表於國際期刊-細胞 (Cell)~
胎發育是從單細胞分裂成多細胞到形成個體生物的單向進展,隨著生物體老化,負責修復或維持細胞損傷的機制功能會逐步下降,最終導致生物體不能維持體內平衡,然而,近期科學家發現胚胎發育期間,細胞其實可以重新被編程多功能胚胎的狀態,再分化成不同功能的細胞,目前最著名的研究為日本的科學家Yamanaka發現可以透過強制細胞大量表達Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc (OSKM)這4種基因,而這4種基因又可以稱作Yamanaka因子,讓細胞可以透過許多表觀遺傳標記,而重新將細胞編程為多能性的細胞。
在老化的標誌 (The Hallmarks of Aging)-概論 (http://ppt.cc/YVaOq)中,我們已經知道表關遺傳是老化過程的關鍵標誌之一。
但是老化過程的生理複雜性,仍需以動物實驗的方法來理解細胞重編程如何影響細胞和生物體衰老的作用。
作者選擇Lmna基因 (LAKI)具有G609G突變的早衰小鼠動物模式,主要原因是目前已知這種基因的突變在人類細胞內,會使轉譯出的Lamins蛋白質形成片段狀,而造成細胞核結構的不完整,最終導致早年衰老症候群 (Hutchinson-Gilford progeria syndrome, HGPS),簡稱早衰症。只有幾百萬分之一的機會得到此病,得病者在出生約一年左右便會出現發育遲緩或是類似老人的症狀,如動脈硬化、身軀小而虛弱。罹患此種疾病的小孩平均壽命小於 15 歲。在LAKI小鼠 (有G609G突變的Lmna基因的小鼠)中,有壽命短並表現老化年齡相關的生理表型,包括多種器官 (如:皮膚,腎和脾)的衰老及體重減輕等。
接著利用基因工程的方式,在LAKI小鼠誘發OSKM的表達,那這種老鼠就叫做LAKI 4F小鼠~
當OSKM被啟動時,能改善衰老期間的多個年齡相關的標誌,包括DNA損傷的累積、細胞衰老、表觀遺傳調節異常和細胞核缺陷。
因此,由OSKM誘導的表觀遺傳重塑可能潛在地改變衰老過程。
圖A OSKM改善細胞核的完整性
接著,在LAKI 4F小鼠,當OSKM被啟動時,也能減緩小鼠的皮膚、胃、腎和心肌肌肉損傷還能促進這些組織生長。
圖B OSKM改善組織器官的老化情形
圖C OSKM促進組織器官的增生
因此,作者證實細胞重新編程可能作用於促進組織再生,並可減慢或逆轉老化過程和延長生物體的壽命。
透過人工基因工程之方式,發現OSKM的表達可以延緩或改善老化的過程~
不過,『水能載舟,亦能覆舟』。
甚麼意思呢?
前文說到OSKM會重新將細胞活化至多功能分化的階段,代表細胞具有高度的增生或部分分化成不同細胞的能力,意思就是說當細胞可能會不受控制的增生或分化,那就可能會在肝臟形成胰臟細胞,甚至是形成腫瘤。
因此,在追求永恆生命或青春永駐的同時,也可以一起思考生命的時間性及本質,而不是只追求所謂的永恆呢?
參考資料:
1. In Vivo Amelioration of Age-Associated Hallmarks by Partial Reprogramming
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