抗衰老研究:从基因到药物
自古以来,人类就追求青春常在,生命不老,历史上曾出现过许多寻找“长生不老”秘方以及炼制“仙丹灵药”的活动。时至今日,人们已认识到“长生不老”只是一个美梦,但是延缓衰老却是可能实现的,寻找抗衰老药物的脚步一直没有停息。随着科学技术的进步,科研的触角已经深入到了基因水平,进而发现了更多药物的抗衰老作用……
从理论上讲,如果抑制促衰老基因(或基因敲除)能延长寿命,那么抑制相同基因的药物也能延长生命。但实际上从基因到抗衰老药的路还很长。许多能延长寿命的基因已被发现,但没有一个能完全阻止衰老。根据交替使用理论,关键的促衰老基因应该呈作用多重性,即在生命晚期起破坏作用,而在生长发育早期又是生命所必需的。在发育过程中完全敲除这些基因是致命的。已知的寿命调控基因可能不包括促衰老基因,不过前者会影响后者或进行下游调控。它们也是理想的抗衰老药作用靶标。
抗衰老研究中需要解决两个未知问题:关键靶标和现有的靶向该靶标的药物。关键靶标确定后,药物的选择就成为关键。那些能激活Sir2蛋白、FOXO转录因子和热休克蛋白(能增强应激抗性)的药物是目前抗衰老药物研究热点,其中,TOR(target of rapamycin,雷帕霉素的靶标)作为一种细胞生长周期中的一种核心调控蛋白,尤其受到抗衰老药物研发人员的关注。
■细胞老化受到密切关注
细胞老化的最典型特征是细胞周期受阻,此时端粒、p53、p16、p21的作用显现出来。但要注意,细胞静止期(G0期)与细胞老化不同,后者是细胞周期受阻而同时保持促生长通路激活。促细胞分裂剂(生长因子)能激活Raf-1/MEK/ERK和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt激酶信号通路,并进一步激活TOR,刺激蛋白合成和细胞生长。此外,上述通路可刺激细胞周期蛋白D1表达,从而启动细胞周期进行。虽然癌基因Raf、Raf-1、B-Raf、MEK、Akt和PI3K激活了TOR通路,但通过诱导p21、p16、p53阻止细胞周期,导致细胞老化。DNA损伤虽然加速细胞老化,但并不干扰细胞生长。TOR可刺激细胞生长,其活化可能是细胞老化必需的。事实上,抑制TOR活性可阻止p21诱导和DNA损伤诱导的细胞老化。TOR的下游效应子eIF-4E也能诱导细胞老化。TOR的作用还包括刺激PPAR-γ,增强rDNA转录,核糖体的生合成,促细胞分裂剂和血管内皮生长因子(VEGF)的分泌,诱导细胞形态变化,促进蛋白质合成和细胞生长。细胞的过度生长是年龄增长的标志,如皮肤出现皱纹及男性的前列腺增生,也包括老龄化疾病(如动脉粥样硬化。此外,雷帕霉素常引起中度贫血和白细胞减少(可能对抗衰老相关的感染症状)。中度贫血的原因是血浆中铁和转铁蛋白饱和水平降低,这可能是有益的。
TOR通路参与了细胞老化、动物衰老和人类疾病,它的抑制剂也相应地具有抗衰老作用,所以雷帕霉素影响所有与衰老相关的疾病并不奇怪。