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抗癌將導致細胞老化

眾所周知,我們人體是由活細胞組成的。這些活細胞不像木材或金屬那樣容易腐爛,而是能自我成長和補充。既然我們身體的各部分可以更新,為什麼我們不能「長生不老」呢?

神學家們解釋說,亞當和夏娃不被世人承認並被趕出伊甸園,是因為他們得罪了造物主。持進化論觀點的生物學家們主張物競天擇學說,他們認為是基因使得人類的子孫後代壽命越來越長。在他們看來,生命本身是高繁殖力與長壽之間的一種平衡,超長的壽命必然伴隨著無後代和快速的物種滅絕。

最近得克薩斯州一位生物學家的偶然發現提供了另外一種完全不同的解釋,他的回答是:我們變老是為了活得更久,這樣來解釋如此深奧的人生之謎似乎非常荒謬。

這個生物學家就是在休斯頓 B aylor醫學院工作的 D onehower博士。他發現變老是抑制癌症的必然代價。他還證明,一個迫使將要癌變的細胞「自殺」的著名機制具有不良的副作用,即可以加快身體各組織的老化。

D onehower博士的這一發現發表在最近的一期《自然》雜誌上。他的這一發現涉及到一個被深入研究過的細胞因子( c ellulara?gent),這一因子是人體抵禦癌症的第一道防線,它是在每個細胞中都存在的蛋白質,它是細胞活動的堅定的道德衛士。哪怕只有一點點輕微異常,特別是對細胞 D NA的損傷,這個因子將會迫使細胞要麼停止生長要麼自殺並液化。

這個因子就是 P53。實際上 P53是活細胞中相互作用的各組分形成的龐大網絡中的最重要的一個網絡中心,探測整個細胞的不同方面的許多「電路」都會向 P53報告,這些報告採用細胞本身的方法來增減一些小化學成分以改變 P53的功能。因位於細胞「情報網」的中心, P53能開啟不同的基因序列從而完成幾個主要的作用。

一般認為只有當 P53系統發生某種程度的損傷時癌症才會發生。在人類癌症中,大約50%是因為 P53自身基因的DNA發生變異而直接損傷 P53,致使P53失活,其餘50%中大多數 P53自身看起來完好無損,但在它附近的成分遭到了破壞從而間接地導致 P53失去活性。

Donehower博士用老鼠做實驗,因為老鼠的細胞與人類的細胞非常相像,遺傳學家都採用老鼠作為標準的實驗對象。1992年,他改造一組老鼠的基因讓它們失去 P53的功能基因。這是科學家研究某個基因功能的通用技術———從老鼠體內祛除基因,然後圖示出老鼠失去哪種能力。完全確定的是,這些沒有 P53的老鼠全因患癌而夭折。

D onehower博士接著試圖使另一組老鼠的 P53基因發生某種失去活性的變異,當然這種變異在人類癌症中普遍存在。但是令人失望的是,變化並沒有按預期的發生,又因為重新改造一組老鼠基因的工作非常繁重, D onehower博士將這些老鼠放在一邊有一年的時間,沒有管它們。

D onehower博士和他的同事們本以為這些老鼠會患癌而死,就像沒有 P53的老鼠一樣。「但是我們發現,第一,它們並沒有罹患癌症,第二,它們看起來有點衰老,真的成了『老』鼠。」

最後證明,他們無意中創造的這一組老鼠,細胞中的 P53含量比一般的老鼠多,這些超量的 P53在抑制癌症時「精神旺盛、活力四射」。但它同時也產生了諸如老化這樣的副作用,這些老鼠並沒有活多久,因罹患骨質疏鬆症,器官已經枯萎,不能承受任何壓力。

D onehower博士說老化很難特徵化,他也知道批評家們會爭辯說這些老鼠可能患上了某種不是老化的病變。但是他已經讓一些生物學家相信:過量的 P53確實會加快衰老。「這一實驗提出了令世人震驚的一種可能性:老化是我們抵禦癌症保護自我的自然防禦活動的一種副作用」, C old Spring Harbor實驗室的 L owe博士在《自然》雜誌上這樣評論說。

老鼠和人類有幾個組織器官體系如血液、皮膚和胃內壁等在不斷地磨損,它們需要新的細胞來度過一生,這些新細胞是由干細胞生成的。當動物年輕時,干細胞能生成足夠的新細胞,所以如果 P53機制迫使許多可疑細胞自我凋亡,也不會有什麼關係。

但是當動物變老、干細胞自身不再大量繁殖時,問題就會產生:含有過量 P53的老鼠會因太多的細胞死亡而未老先衰,各組織也不能再正常工作。

如果這樣,對人們期待提高壽命的願望,這個發現意味著什麼呢?

生物學家已開始關注這一新發現,而且一些科學家希望存在這種可能:在一定程度上既保持 P53的抗癌潛能又抑制P53的促老化功能。Donehower博士說,在他含有過量 P53的200隻老鼠中,有2隻老鼠既沒有患上癌症也沒有過早衰老。這預示一些幸運的個體可能天生就有一套協調癌與老化平衡的方法。

麻省理工大學的老齡遺傳學專家 G uarente博士認為, P53的活性可能通過 s ir2基因得以調控。已經證明,該基因對細胞中的代謝信號發出反應,過量的基因能延長酵母和線蟲的壽命,該基因也是解釋「半飢餓的老鼠更長壽」這一著名發現的機制的一部分。

G uarente博士在10月發表文章說, s ir2基因能抑制實驗室培養的老鼠細胞中的 P53。他預言存在一個劑量範圍,在這個範圍內,既可以增加 S ir2的活性、抑制P53以減少不必要的細胞死亡,同時還擁有足夠的癌症監控力度。他已經成立了一個公司——— E lixir製藥公司,來篩選影響 S ir2基因的藥物。

D onehower博士的研究有一個缺點是,它的實驗難以重複,因為他的那些含過量 P53的老鼠是偶然獲得的,並沒經過理性設計。另外還有一個懸而未決的問題是:這些老鼠到底是真正老化了還是僅僅有點老化表象的其它病理改變?但是先將這些問題放在一邊,他的發現已經提示科學家將 P53和老化這兩個孤立的大領域聯繫起來研究。

L owe博士說:「這篇論文意義重大,因為它開闊了你的思路,想到了 P53和老化的關聯,它還讓你深入思考許多其他問題,如為什麼長期暴露在陽光下的人們皮膚老化得更快?答案現在還不得而知。但現在看來,紫外線照射可能是一種毀壞性的信號,它能激活細胞中的 P53,P53過量可能就是陽光照射下的皮膚更易老化的原因。通過這一研究,我們意識到 P53的雙重性:沒有 P53,我們都會在30歲之前死於癌症;有了 P53,每3個人中只有1個會在其晚年患上癌症。」

L owe博士還說,如果這一發現被證明是真的,那些「永葆青春」的藥丸會面臨挑戰。但是他沒有排除這些防止老化的藥物具有保持 P53的作用完好無損的可能性。

P53的這一新角色似乎掀開了老化謎團的一角,而不是全部。自然界讓一隻老鼠只活3歲,而讓一隻大象活到70歲,這只能用某種還沒被發現的更深層的遺傳機制來解釋。 G uarente博士說, P53體系可能就是調控這個更深層機制的一種方法以便將老化速率與代謝速率聯在一起,這樣聯繫可以解釋大量的進化優勢:當食物短缺時減少代謝,渡過難關並在以後得以恢復。

許多動物擁有這個遺傳反射,這能解釋「低熱量的飲食延長老鼠壽命」。但是這個機制只能將壽命增加50%左右,這表明,每一物種的自然壽命一定受控於某個獨立的體系。

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