专利名称：使个体去衰老的方法
技术领域：
本发明涉及衰老生物学领域，特别是涉及使个体去衰老的方法。
背景技术：
生物衰老的机制较复杂，众说纷纭，至今还没定论，因此，要想逆转个体衰老，首先必须要有一个比较完善的学说或理论作为设计逆转个体衰老的科学依据，为此，在提出设计逆转衰老的方案之前，在背景技术中，必须要先把一篇篇幅较大的理论直接贴在背景技术栏里来阐明衰老的机制。随着年龄的不断增长，我们的黑发会逐渐变白，皮肤皱纹逐渐增多，视力、记忆力以及对微生物的抵抗力会逐渐下降，同时，癌症、糖尿病、心脑血管病的发病率也会逐年上升，导致这种变化的罪魁祸首就是衰老。衰老生物学的最终目的是征服衰老，但一般人都会认为，衰老是自然规律，是不可抗拒的！我却不以为然，因为在自然情况下，水只能往下流， 人只能走向衰老，这就是所谓的自然规律！然而，人为用水泵能够使水往高处流，因此，人为让衰老逆转有什么不可能的呢？本文开始先介绍一些有利于理解衰老学说的知识，然后再提出衰老的“生命周期程序驱动学说”。之后再介绍一些有关细胞衰老和细胞分化的问题，以便于进一步理解最后介绍的个体去衰老方法。一、细胞的增殖、分化及衰老的概念一个细胞分裂成两个一模一样的细胞称为“细胞增殖”；一个细胞分裂成两个子细胞，有一个或全部的子细胞的性状与母细胞不一样，称为“细胞分化”。干细胞的自我更新、 自我复制就是通过细胞增殖来完成的。个体随着年龄的不断增长，细胞的新陈代谢率和增殖率也会随着不断下降，称为 “细胞衰老”或“细胞老化”，主要表现是“细胞活力，，的下降。细胞活力包括“切能活力，，和 “增殖活力”。因此，细胞的增殖、分化和衰老的概念是完全不同的。那么是什么因素导致细胞活力随着年龄的增长而不断下降的呢？二、细胞衰老是基因表达活性的下降细胞功能活力的下降主要是奢侈基因(luxur y gene)转录活性的下降；细胞增殖活力的下降主要是管家基因(house-ke印ing gene)转录活性的下降。细胞衰老时，奢侈基因和管家基因的转录活性都在下降，因此，随着细胞的衰老，细胞的功能活力和增殖活力都在下降。随着细胞的不断衰老，染色质组蛋白总的乙酰化水平也在不断下降，使组蛋白与 DNA结合的更紧密，从而降低了各种基因的转录活性。组蛋白乙酰化酶与组蛋白脱乙酰化酶的比值决定了组蛋白的乙酰化程度。细胞衰老时，组蛋白乙酰化酶和组蛋白脱乙酰化酶的活性都下降，因此，衰老不是组蛋白脱乙酰化酶活性上升所致，而是组蛋白乙酰化酶活性下降所致。三、端粒是决定细胞衰老的初始因素
在人类细胞染色体的两端各有一条(TTAGGG)n的重复序列DNA，称为“端粒”。在生殖细胞的精子中，端粒的长度为151Λ。从胚胎发育开始，体细胞的端粒DNA会随着细胞的有丝分裂而逐渐丢失，细胞每分裂一次，端粒就会缩短约50 65bp，在衰老的体细胞中，端粒的长度大约只剩6 81Λ，此时，细胞的活力已下降到无法维持正常的运转，细胞就变得非常虚弱，直至死亡。因此，人们会想，端粒与衰老是否有关？现已有很多证据表明，端粒与衰老关系密切。细胞的生理状态分“功能态”和“增殖态”，在功能态的体细胞中，不具端粒酶的活性，因此，细胞的功能活力只跟端粒长度呈正相关；在增殖态的癌细胞中，虽然端粒长度大约只有正常体细胞的1/3，但端粒酶活性却很高，因此，细胞的增殖活力只跟端粒酶的活性呈正相关。如果功能态的体细胞转为增殖态，端粒酶的活性也会升高；如果抑制增殖态的癌细胞或体细胞中的端粒酶，细胞就会停止增殖。因此，在通常情况下细胞的功能活力只与端粒长度有关，而细胞的增殖活力只与端粒酶活性有关。在正常的体细胞，端粒酶的活性又与端粒的长度呈正相关。因此，成体干细胞随着细胞有丝分裂次数的增加，端粒越来越短，细胞的功能活力、端粒酶的活性和细胞的增殖活力都会跟着不断下降。由于染色质组蛋白乙酰化水平与基因转录活性有关，因此，细胞衰老所致的基因转录活性的下降是由端粒通过影响组蛋白乙酰化水平来实现的；丛羽生教授发现，单单端粒酶催化亚基就可促进血管内皮生长因子基因转录。而生长因子类可激活组蛋白脱乙酰化酶。因此，端粒和端粒酶都可以影响组蛋白乙酰化水平。或者说，端粒越短，端粒酶的活性也就越低，细胞中的组蛋白乙酰化酶的活性也跟着降低，故基因的转录活性也越低。由于端粒的长度或端粒酶的活性与细胞活力呈正相关，因此，在端粒酶活性很高的癌细胞中，虽然端粒的长度只有正常细胞的1/3，但细胞活力却和胚胎细胞一样高。也就是说，端粒酶能够代偿端粒的部分作用。但端粒酶的活性要受到端粒长度或癌基因的调控， 而不能自作主张，再说癌基因又不会像端粒那样随着细胞的衰老而发生量变，因此，决定衰老的初始因素还是端粒，而非端粒酶。端粒在胚胎早期就开始缩短了，因此，基因转录活性的下降也是从胚胎早期开始的，也就是说，细胞在胚胎早期就开始衰老了。精子干细胞的端粒只有8 91Λ左右，由于细胞衰老是由端粒决定的，因此，作为生殖细胞的精子必须要再度延伸端粒(返老还童)，以供应将来发育成个体过程中细胞分裂对端粒的消耗。于是，精子干细胞在一次减数分裂的激活下，端粒迅速延伸到了 Ihb。四、端粒缩短时会促进细胞分化和启动细胞分化细胞的分化与增殖两者是对立统一的，增殖率大于分化率时，分化率相对必然要下降。也就是说，抑制细胞增殖，就会促进细胞分化；促进细胞增殖，就会抑制细胞分化。由于端粒酶的活性与端粒长度呈正相关，而且端粒酶具有促进细胞增殖的效应。因此，端粒缩短时，端粒酶的活性就会下降，细胞增殖就会受到抑制，细胞的分化率相对必然要升高，也就是说，端粒缩短有促进细胞分化的效应。细胞分化时，为了保证组织特异性基因能够百分之百地开启或关闭，在每次细胞
4分裂前，细胞要先积蓄一定量的调节分化的蛋白质(或决定子)，过少不行，过多浪费。但促进细胞增殖的因素会通过缩短细胞分裂周期，使用于积蓄的时间缩短，当积蓄时间缩短到一定程度时，调节分化的蛋白质就会在还没有积蓄到足够量时细胞就分裂了，以致使子细胞不能发生分化；相反，当抑制增殖的因素使细胞分裂周期延长到能够积蓄到足够的调节分化的蛋白质时，分裂后的细胞就会启动细胞分化程序，使细胞向前进一步地发生分化。此外，促进细胞增殖的因素有可能会抑制调节分化的蛋白质的积蓄速度，再加上调节分化的蛋白质存在着半衰期，这也可降低调节分化的蛋白质的积蓄速度，从而影响细胞分化的启动和细胞的分化率。假设A细胞在调节分化的蛋白质C的作用下分化成B细胞一开始，A细胞要先积蓄一定量的C蛋白，但由于端粒较长，端粒酶的活性因此也较高，细胞分裂周期较短，降低和抑制了 C蛋白的有效积蓄，当端粒缩短到某一阈值时，就可以积蓄到足够量的C蛋白，使A细胞成功地分化成了 B细胞，即启动了细胞分化；随着端粒的逐渐缩短和端粒酶活性的逐渐下降，C蛋白的积蓄速度也得到了加快，因此，A细胞分化成B细胞的分化率也在逐渐升高，即促进了细胞分化。依此类推，每一级的细胞分化情况但是这样。也就是说，随着端粒的一步步缩短，就会启动细胞一级一级地向前分化下去，同时，细胞的增殖率也会逐渐降低，分化率相对也会逐渐上升。此外，不同长度的端粒会影响某基因表达速率(见本文下面第十节的第1小节)，比如影响某调节分化的蛋白质的合成速率，以此决定细胞A在某一时刻某种条件下启动分化成细胞B。由于端粒缩短能提高细胞的分化率，因此，组织中的成体干细胞的基数就会随着年龄的增长而不断下降，直至某些组织中的某些成体干细胞完全消失；细胞分化时，细胞中的端粒酶活性会下降，从而促进细胞衰老。而高度恶性的癌细胞由于端粒酶或端粒保持在较高的水平，细胞就停止了衰老和分化；胚胎发育过程细胞分化最频繁，因此，胚胎期细胞端粒的缩短速度高于成人期和老年期。当然，癌细胞也能分化，如胚胎癌细胞(EC细胞)可分化成多种类型的细胞，但前提是端粒酶活性必须要下降，即牺牲了增殖力；全反式维甲酸会通过降低端粒酶的活性，从而抑制细胞增殖，促进细胞分化，现在已用它来让癌细胞分化成正常细胞。五、细胞分化不是导致个体衰老的原因衰老的基因阻遏平衡论认为(吕占军，1992)，细胞通过进一步分化，使原先表达的上级基因群受到阻遏，转而表达下级的基因群，由此使细胞丧失维持个体原有的正常的生理功能，从而造成个体衰老和死亡。实际上，人从胚胎期第10周到老年期，细胞的种类基本上是恒定或有减无增，不会再进一步地分化出其它类型的细胞。因为胚胎发育过程，从第 10周开始到18周，T细胞和抗原相互作用导致对抗原产生永久的无反应性或称耐受性。假如从18周后到老年期的任何阶段都会分化出新的类型细胞，由于新的类型的细胞都会合成出一些没有经过免疫耐受的抗原，从而会引发不必要的免疫排斥反应。因此，如果衰老是细胞进一步分化造成的，分化产生的新的类型的细胞就会表达胚胎期免疫没有识别过的新抗原，并诱发免疫排斥反应，而事实并非如此。因此，衰老的基因阻遏平衡论是错误的。六、不再分裂的终末细胞的端粒也会缩短基本不再进行分裂的终末细胞，氧化酶等酶的活性也会逐年下降。如果基区的表达活性的下降是端粒缩短造成的，那么，不分裂的终末细胞的端粒应该也会缩短。
研究已发现，细胞培养在40 %氧气中时很快停止生长，同时端粒缩短了，显示不经细胞分裂端粒DNA也可丢失，也许是氧化应激导致端粒单链DNA断裂所致(Von Zglinicki 等人，1995 ；Von Zglinicki，1998)。体内的终末分裂细胞在新陈代谢过程中，也会或多或少地产生各种自由基，从而引起氧化应激使端粒单链DNA断裂，虽然氧化应激没有培养在高浓度氧气下的细胞那么强烈，但经长年累月，不分裂的终末细胞的端粒也会慢慢地缩短。在探讨个体衰老的原因时，我们并不需要完全了解终末细胞等非干细胞衰老死亡的确切机制，因为从个体水平来说，无论这些细胞是怎样衰老死亡的，也不是导致个体衰老的原因，因为由端粒缩短、DNA突变或细胞垃圾累积等原因而导致死亡掉的非干细胞可以由成体干通过细胞分化来填补；同样，只要成体干细胞保持不变的增殖活力，成体干细胞因各种原因死亡也不是造成个体衰老的原因，因为死亡掉的成体干细胞也可以由成体干细胞通过自我复制来填补。事实上，人体每天都有大量的干细胞和非干细胞因各种原因而死亡，同时也有差不多等量的细胞填补。也就是说，个体的衰老与细胞死亡无关；或者说人体的衰老不是像机器那样是由磨损造成的。七、细胞长生不老并不等于能使个体长生不老由于细胞衰老与端粒酶活性的丧失有关，因此，保持细胞一定的端粒酶活性就能够使细胞返老还童和长生不老。通过向细胞导入端粒酶催化亚基基因，现在已经能够使体外培养的体细胞长生不老，无限分裂了。因此，很多人就高兴地认为，只要设法让人体内的体细胞高表达端粒酶，人就可以实现长生不老了，我认为高兴的太早了，因为体细胞长生不老不一定等于能够使个体长生不老，甚至适得其反，归其原因有(1)个体中的成体干细胞需要通过细胞分化来填补因各种原因而损失的各种非干细胞，由于端粒酶高表达的ff t-细胞分化的>受到了抑制，不能再分化成其它类型的细胞，这会要个体的命的r α^；表达的细胞会长期处于增殖态，功能活力会丧失殆尽，如果大部分Λ 胞处于增殖态，也会要个体的命的；(3)端粒酶高表达的成体干细胞，端粒并没有获得净延伸，如许多有着高活性端粒酶的癌细胞，端粒的长度只有正常的体细胞的/2或1/3，如果撤去激活端粒酶的措施，成体干细胞的衰老程度马上会恢复到供体水平，因此，根本上不会使个体保持年轻态；(4)个体内的成体干细胞它们何时增殖、何时休息(停滞在(^期)等等都是受到整体调控的，而人为让成体干细胞保持高活性的端粒酶，成体干细胞就会不受约束地不停增殖，即使成体干细胞没有发生癌变，其行为和癌细胞也没有多大的区别，这也会要个体的命。由于端粒酶的活性与端粒的长度呈正相关，因此，如果让个体内的成体干细胞的端粒保持恒定的长度，产生的后果和上述是一致的。为此，保持有端粒酶活性的成体干细胞，端粒只能不断地缩短。八、任何器官组织都有负责为它补充各种细胞的干细胞包括大脑在内的任何器官组织，每天都有大量的细胞因DNA突变、病毒感染、端粒缩短及细胞垃圾堆积等原因而凋亡(死亡)，但同时也有等量的细胞通过增殖和分化来填补，因此，个体衰老不但不是由细胞死亡造成的，而且还向我们提示个体中的任何器官组织都有负责为它补充各种细胞的干细胞。很多低等动物都有很强的再生能力，水螅身体的碎片能再生为完整的个体；涡虫身体1/100的切片也能再生成完整的个体；蜗牛饥饿时，可自消化内部器官及肌肉作为营养，一旦获得食物，各器官肌肉可再生复原。这是因为在这些动物的组织中含有“全能成体干细胞”。如果人体也含有这种干细胞，那么只要让一种全能成体干细胞返老还童，整个个体就会跟着发生返老还童，这样，去老化技术将变得非常简易。小鼠用致死量的放射线照射时，包括骨髓在内的全身所有的器官组织中的成体干细胞都会被射线杀死，但只要移植骨髓就可以让小鼠活下来，这提示骨髓中也许有一二种干细胞可以分化成个体所有器官组织中的成体干细胞。幸运的是，在鼠类、人类骨髓和皮肤中，美国和日本科学家分别发现两种接近于全能成体干细胞的干细胞，称迈阿密细胞(Miami细胞)和缪斯细胞(Muse细胞)，它们也能分化为具有内脏中胚层、神经外胚层和内胚层特征的细胞。缺点是这些全能成体干细胞的数量太少，增殖缓慢，而且老年人含量更少。九、个体的生长发育成熟衰老是一种程序每种生物的生长发育成熟衰老都有一个相对稳定而有序的时间表，因此，衰老不可能是细胞DNA突变累积中毒或磨损一类带有时空偶然性的因素造成的，而应该是一种有选择性和计划性的程序，基因也是按照程序化进行时空表达的。从受精卵到个体老化死亡的一个周期称为“生命周期”，由于每一种生物的生命周期都是比较有序的，因此这是一种程序，我把它称为“生命周期程序”。细胞一级一级地向前分化下去，并顺序地表达出不同的基因，这是一种程序；同一分化类型的细胞在端粒缩短过程中，不但基因总的转录活性在下降，而且不同基因表达活性的高低也是有先后顺序的，这也是一种程序。基因表达的程序化现象称基因的顺序表达(sequential expression)或差次表达 (differential expression)。十、衰老的生命周期程序驱动学说我们知道，要使记录在程序载体中的指令信息实现程序化读取或顺序读取，就必须要使程序载体不断地位移。因此，要使计算机中存储在硬盘中的程序运作起来，硬盘驱动器中就要设置一台电动机，由电动机产生的力来驱动硬盘旋转。同样道理，要使生命周期程序运作起来，即实现基因的顺序表达，也需要一种力来驱动。驱动计算机程序运作的力来自电动机，是机械力。那么，驱动生命周期程序运作的力来自那里呢？是什么力？只有弄清这个问题才能找到彻底征服衰老的方法。1、不同长度的端粒决定着相同的基因具有不同的表达活性胚胎发育到10周后细胞类型基本不再增加，但基因的差次表达或者说是顺序表达仍然在不断地进行着，因此，从10周后到老年期，基因顺序表达的变化不是因为细胞不断的进一步分化造成的。已发现，在相同分化类型的细胞中，不同长度的端粒决定着相同的基因具有不同的表达活性，基因的表达只有量变而没有质变(已有很多证据)。假设某种分化类型的细胞，染色体上的3个基因A、B、C都有表达潜力，端粒长度在14 131Λ时主要表达基因A，而B和C处于接近关闭状态；端粒长度12 91Λ时，主要表达基因B，而A和 C处于接近关闭状态；端粒长度8 61Λ时，主要表达基因C，而A和B处于接近关闭状态。 在细胞整个生命周期，端粒缩短有一时间历程一 “端粒缩短时间轴”，当端粒沿着时间轴从起点到终点连续地逐步发生缩短时，基因表达也是沿着时间轴方向连续性地地量变的，这和电动机驱动计算机程序载体连续位移是等效的。因此，端粒的作用相当于计算机程序驱动器中的电动机。驱动生命周期程序运作的力来自端粒沿着时间轴从起点到终点发生长度的动态量变，这种力的本质是化学信号物质沿着时间轴产生的浓度梯度差。如果基因B的产物是调节细胞分化成某种类型细胞的调节分化的蛋白质，早期衰老即端粒缩短就有利于这些调节分化的蛋白质的积蓄，因此，细胞衰老不但会促进细胞分化，而且还会启动细胞分化。当一种细胞分化成另一种细胞时，就会合成新的蛋白质，因此， 基因表达就会从量变转变为质变。人的肝细胞在胎儿期主要表达甲胎蛋白，出生后到成年期就把甲胎蛋白基因关闭了，转而主要表达白蛋白，到了老年期，白蛋白基因也逐渐关闭了，同时一些晚期基因的表达活性在逐渐上升。由于端粒长度不断地缩短，肝细胞中的各种基因表达量的谱也会跟着不断变化，这相当于端粒在驱动着肝细胞不同的基因进行顺序表达。端粒驱动基因进行顺序表达的具体过程有2种可能(1)已经发现，基因中的DNA 甲基化水平有一部分会随着细胞衰老而发生动态变化(见本文下面第十一节的第1和2小节)，这对于细胞分化时所赋予表达的基因，在同一基因，不同的甲基化程度可以具有不同的表达活性，一般来说，启动子甲基化具有阻遏基因表达的作用，内含子甲基化具有促进基因表达的作用，因此，随着DNA甲基化水平的下降，有的基因表达活性会上升，有的则下降； (2)某些能够同时正调节和负调节多个基因转录的调节因子的基因，它的表达活性的变化与端粒长度(或端粒酶活性)呈正相关，这样，随着端粒的不断缩短，基因必然就会进行顺序表达。例如，myc基因的产物具有转录子作用，它的活性与端粒长度或端粒酶活性呈正相关，而且myc能够同时正调节和负调节多种基因表达，如myc可同时正调节a_胸腺素的转录、hsp70启动子转录和负调节金属硫蛋白转录、前a2胶原蛋白和neu基因启动子转录。这样，当myc表达活性上升时，胸腺素等基因表达活性也在上升，相反，此时金属硫蛋白等基因的表达活性却在下降。如果端粒不断延长，基因的顺序表达就会发生倒退，即程序开倒车。同一分化类型的细胞，因为端粒长度或端粒酶活性的不同，基因表达量的谱也不同，因而具有世代年龄的等级差异，这丰富了体细胞功能的多样性，一群不同等级的同一分化细胞可粘结在一起，以区域化或梯度化方式镶嵌成细织器官。细胞分化导致的基因顺序表达具有很高的稳定性，因此，一般是不可逆的；而由端粒介导的基因顺序表达具有高度可逆性，可随着端粒缩短或延长或端粒酶的活性高低而发生前进或倒退。例如，给成年期的肝细胞添加生长因子··可激活端粒酶)或端粒酶激活剂就会恢复表达胚胎期特有的甲胎蛋白，撤去生长因子或端粒酶激活剂，又会恢复表达白蛋白。必须提醒的是，以往总是把由端粒或端粒酶介导的基因顺序表达和细胞分化导致的基因顺序表达混为一谈，这是错误的，必须加以区分，因为教科书没有这个理论。2、生命周期程序驱动学说的描述我把细胞分化、个体发育与计算机程序原理结合起来，提出了衰老的“生命周期程序驱动学说”。简要描述如下一般来说，DNA甲基化与否可以决定基因的表达与否(打开/关闭)，这相当于计算机程序指令的0或1 (开/关)，因此，在受精卵重新编写个体发育程序时，必须全部删除 DNA上所有的甲基基团，为此，有一种称去甲基化酶的酶使卵裂期基因组全面去甲基。去甲基后的基因组就像一张白纸(空盘)，就可以重新刻录程序指令了，于是，大约在胚胎植入子宫的时候，有一种称构建性甲基化酶(establishment methylase)的酶使细胞内的DNA 重新甲基化，即重编程，至此，生命周期程序就编写好了。但是，细胞中已编写好的生命周期程序，如果没有一个驱动装置，就像计算机的硬盘驱动器中没有电动机一样，无法实现程序指令的顺序读取，即细胞的状态只能停留在某一水平。上述已说过，端粒在缩短时各种基因表达量的谱也会跟着不断变化，以此实现了基因的顺序读取。即端粒相当于电动机一样产生了驱动力，驱动着细胞分化和细胞衰老不断地向前进行下去，并顺序地表达出了不同的基因。为了使甲基化型式相同的受精卵在分化后产生差异，卵细胞质中就准备了几种称为“决定子”的调节分化的蛋白质，在细胞分裂过程中不均等地分配到子细胞，选择性地将子细胞中不同的组织特异性基因的调节区高甲基化的去甲基，或低甲基化的添加甲基(我认为细胞分化过程中，导致基因选择性表达的第一因素是DNA的甲基化与否)，于是，子细胞中相同的DNA各自产生了不同的甲基化型式，以此选择性地开启或关闭不同的组织特异性基因，于是，不同的子细胞合成了不同的蛋白质，由此产生出了中胚层、内胚层和外胚层的不同类型的细胞。在细胞增殖时，为了让子细胞保持和亲代相同的克隆，不同的甲基化型式必须要一成不变地一起复制才能保持特异的分化性状的稳定不变，为此，有一种称维持性甲基化酶(maintenance methylase)的酶，通过以“甲基化维持”的方式将新的甲基化型式传递到每个子细胞的DNA上(复印)。由于端粒的不断缩短，就驱动了细胞不断地向前分化，使这些早期的分化细胞又按照各自的分化路线(或分化程序)通过体细胞中的各种调节分化的蛋白质一步一步地修改原有的甲基化型式，即启动下级基因并关闭上级基因，使一种细胞不断地向前分化成200 多种细胞，并用200多种细胞构成胎儿。以后细胞类型不再增加，随着端粒的不断缩短，细胞增殖率逐渐小于分化率，使分化程度越低的成体干细胞的数量越来越少，甚至使某些成体干细胞完全消失。同时细胞中的基因的总体表达活性在不断下降，同一基因表达活性有的在上升，有的在下降，于是就决定了你什么时候长胡子、什么时候生白发、什么时候患遗传病、什么时候白蛋白不够用、什么时候心脏停止跳动。这就是所谓的生老病死。3、端粒驱动生命周期程序运作的证据β-半乳糖苷酶的含量在衰老的细胞内是升高的。Bordner (1998)把端粒酶的催化亚基hTRT基因导入人视网膜色素上皮细胞和包皮成纤细胞发现，细胞中的β -半乳糖苷酶含量就会减少，同时细胞出现年轻的表形，这相当于生命周期程序开倒车了 ；终末分化细胞是不能发生进一步分化的，但在个体生命中的不同时期，基因表达也不相同，已经证明这种调节是受到端粒长度所左右，因为不分裂的终末细胞端粒也会缩短(Von Zglinicki等人，1995 ；Von Zglinicki, 1998)皮肤角质细胞可被导入的病毒癌基因逆转(Barrandon等人，1989)。以肝细胞为例，在端粒最长的胚胎期，主要表达甲胎蛋白。在端粒中等长度的成年期，甲胎蛋白停止表达，转而表达白蛋白。在端粒最短的老年期，白蛋白基因逐渐停止表达， 转而表达一些对细胞有害的基因。由于白蛋白是我们正常生理不可缺少的蛋白质，因此，当白蛋白基因停止表达到一定程度，机体就会停止运作，也就是我们的死期，衰老死亡大体就是这么简单。通俗地说，当细胞活力下降到一定程度，细胞就不能应付日常事务。由于个体是由细胞组成的，因此，当大多数的体细胞的活力下降到一定程度，个体就会变得老态龙钟，直
至死亡。十一、细胞衰老和细胞分化有关的问题1、细胞衰老或抑制DNA甲基化的药物也会使细胞DNA甲基化水平下降，但是，细胞必须设法保留DNA上与细胞分化类型有关的基因的那部分甲基，即不能完全清除DNA上的甲基，否则，细胞的特异分化性状会失真。例如，反复用能抑制DNA甲基化的5-杂氮-脱氧胞嘧啶(5-aza-dC)来降低小鼠永生细胞系C3H10T1/2的DNA甲基化水平时不可能降到零 (最低到 0. 45% ) (Flatau 等人，1984)。2、由于细胞衰老或抑制DNA甲基化的药物也会使细胞DNA甲基化水平下降，因此有人就认为DNA甲基化水平下降是造成细胞衰老的原因，细胞衰老的分子钟有可能是DNA 甲基化的丢失。我认为DNA甲基化的丢失只是细胞衰老的一种伴生现象而已，而不是造成细胞衰老的原因。依据是，用SV40感染及大T抗原(两者都会激活端粒酶)逆转细胞衰老时，甲基化水平会重新上升(Matsumura等人，1989)。3、由于正常的体细胞每分裂一次，端粒就会缩短一小段，因此，很多研究者认为端粒的作用是相当于细胞分裂的计数器(时钟)。然而，癌细胞分裂时，端粒已经不会再进一步地缩短，而细胞分裂却从来没有停下来，据此，把端粒看作细胞分裂的计数器是不正确的。4、随着个体越来越衰老，组织中的成体干细胞的数量就会越来越少，直到某些成体干细胞完全消失(据此，对于高龄的老人，在治疗衰老时必须补充已经消失的某种成体干细胞)。这是因为端粒缩短会导致成体干细胞的自我更新率逐渐低于分化率。但成体干细胞数量下降不是造成个体衰老的原因，因为通过射线杀死动物组织中的成体干细胞，并不会加速动物衰老速度，而只能使动物变得虚弱。如果射线剂量低于致死量，动物的寿命反而会延长。5、随着人的年龄的增加，组织中成体干细胞的各种潜能会逐渐缩小，这是造成老年人组织的修复能力不如年轻人的原因，同时也是造成用成体干细胞移植治疗心脏病等疾病并不能分化成完备的心肌细胞等细胞的原因。导致成体干细胞各种潜能缩小的原因与各种基因的表达活性谱的改变有关，而这又与端粒的缩短有关。例如，造血干细胞的端粒越短，端粒酶的活性就越低，重构造血能力和增殖能也越低。当然，只要端粒再度延伸，这种退化是可逆转的。6、清除自由基的抗氧化剂不能改变动物的最大寿限，原因是虽然抗氧化剂会增加细胞分裂次数，但同时会缩短分裂时间。因此，衰老的自由基学说是错误的，自由基不是导致衰老的真正原因，而仅仅是加速衰老的一个因素而已。细胞衰老时，清除自由基的酶的基因会逐渐关闭，从而导致自由基猖獗为害。如果衰老的细胞逆转年轻，自由清除酶的基因也会重新打开，例如，癌细胞中清除自由基的酶的活性和胎儿细胞一样高。已证明自由基是通过加速端粒缩短速度来降低细胞分裂次数的。7、在年轻人的细胞中，突变的线粒体DNA是不会累积的。此外，在复制旺盛的干细胞中，突变的线粒体DNA会发生复制分离(implicative segregation)现象，使突变的DNA 逐渐减少。因此，线粒体DNA突变累积不是造成衰老的真正原因，而仅仅是加速衰老的一个继发或伴生现象而已。因此，衰老的突变累积学说是错误的。8、在个体水平中，突变的细胞核的DNA :(1)可以修复；(2) —旦修复不好就会启动细胞凋亡；(3)如果既修复不好也不发生凋亡，最终会被免疫细胞清除，因此，年轻的个体是不存在突变的细胞累积的问题。也就是说，造成个体突变的细胞的累积的真正原因是免疫系统的衰老，从而导使突变的细胞不能有效地清除。而造成免疫系统的衰老的真正原因是成体干细胞的衰老；脂褐素被认为是不能降解的细胞垃圾，已发现也能降解。对已堆积脂褐素的小鼠给药50天，结果脂褐素含量显著下降(曾南等，1997)；年轻的细胞会旺盛地分泌胶原酶等酶来更新细胞间质，因此，细胞间质成分的堆积也不是造成衰老的真正原因。此外，衰老的内分泌功能退化或紊乱学说、神经系统退化学说等等等等都不是导致衰老的真正原因，而只能算是衰老的继发因素或衰老的伴生现象而已，因为生物在长期进化的过程中，已进化出了一套完善的防御和净化系统，只因细胞衰老才导致这套防御和净化系统的功能发生退化，从而使一些能够加速衰老的因素猖獗为害。当然，如果能够使人体内的多能成体干细胞的端粒长度恢复到年轻人的水平，这些防御系统的功能也会恢复到年轻人的水平，各种衰老的伴生、继发现象也会不攻自破。9、生物进化需要基因突变，因此，精子不但能够突变，而且还能够把突变株保留下来，睾丸屏障就是为了使精子能够与免疫系统保持隔绝，以防止突变的细胞株被免疫细胞清除(即纯化)。然后精子通过赛跑竞争，优胜劣汰，只有强壮的精子才能与卵子结合。由于生殖细胞是彻底返老还童的细胞，据此可说明，突变不是导致衰老的原因之一，或者说生殖细胞是通过修复基因突变来实现返老还童的理论是错误的。10、许多教科书把癌细胞看作未分化、无分化、去分化或异分化的细胞都是错误的，因为癌细胞还保留着起源组织的特有分化标志，例如，成人的肝癌细胞仍然会表达胎肝细胞特有的代谢谱和酶的量分布谱，而且一旦除去致癌因素，就会恢复成正常的成人肝细胞。据此我认为，把癌细胞看作是逆转衰老的超年轻化或幼稚化的细胞才是正确的。11、许多教科书把免疫球蛋白基因和T细胞受体基因的重排现象视为是细胞分化中基因选择性表达的原因是错误的，因为免疫球蛋白基因和T细胞受体基因的重排只涉及到翻译成蛋白质部分的DNA进行与抗原对应匹配的调整，而并没有涉及到这些基因的转录与否(开/关)的调控。12、有人把染色体特异部位的异染色质化、组蛋白的甲基化、乙酰化以及转录、翻译和加工等过程的特异调控因子(包括发现获得2006年诺贝尔奖的RNA干扰现象)视为细胞分化中基因选择性表达的第一因素是错误的。因为参与这些环节的特异调控因子的蛋白质、RNA等本身是不稳定和易降解的，为此，这些特异调控因子还需要依赖基因的选择性表达才能把分化性状长期稳定地维持下去，这样问题又来了 是什么因素使这些特异调控因子的基因发生选择性表达？问题又绕回到原地，无限循环。同样的染色体，为什么有的部位会发生异染色质化？有的不会？这应该要把异染色质化部位的DNA与常染色质化部位的DNA进行比较，研究发现，异染色质化的部位的DNA 甲基化程度比常染色质化部位的DNA高，也就是说，DNA要甲基化才能导致染色质异染色质化。
13、果蝇和其它双翅目昆虫中的DNA不发生甲基化，它们细胞分化基因的选择性表达的机制只能与DNA改变有关，比如靠改变基因调节区中某些DNA序列的重复次数或插入转座子等元件或扩增基因，因此，被视为无用的重复序列也许可以充当基因开关的作用。 但采用DNA甲基化与否的调节方式更具灵活性，故会被生物普遍采用，当然，不能排除DNA 含有甲基化的生物的细胞分化还与DNA改变有关。14、采用DNA甲基化或改变DNA序列都能符合细胞分化中基因选择性表达的第一因素的4个要求(1)在细胞分裂时它能复制一份，以便每个子细胞都有一份；(2)能受到调节分化的蛋白质的调节；C3)具有基因开关的作用。(4)分子的稳定性极好，这样才能保持细胞分化后其性状具有很好的稳定性，例如，神经细胞寿命几乎与人相当，其分化性状也能保持终身不变。多数教科书认为细胞分化后其性状是通过蛋白质或RNA类正反馈机制来保持稳定的，但实验却否定了这一假说。例如，获得诺贝尔奖的发现，RNA干扰现象会放大和传染。 但两种不同分化的细胞融合后再分离，也会恢复原来的两种性状，即不会传染。15、入选驱动生命周期程序运作的驱动物质必须要满足6个要求(1)细胞分裂时它必须能复制一份，以便每个子细胞都有一份；(2)它必须在生殖细胞中预先储备，而且储量在个体的所有细胞中须最多，以便足够将来发育成个体的整个生命周期的消耗(如果端粒是单纯为了解决染色体“末端隐缩问题”，在体细胞分裂的同时，端粒丢失多少可以补充多少，而无需在生殖细胞中作一次性的补充。例如，单细胞的生物在细胞分裂时，端粒丢失多少就可以同时补充多少。据此，在生殖细胞中大幅度延伸端粒的现象反而可以证明端粒与衰老有关)；(3)体细胞每分裂一次，它必须消耗掉一部分，而且不能同时等量地一边消耗和一边补充(这就是返老还童药至今没有出现的原因)，而只能单向消耗或消耗量大于补充量。这是因为如果同时消耗量和补充量一样多，就不能沿着时间轴产生“浓度梯度差”(计算机程序是靠电动机驱动的，生命周期程序是靠化学信号沿着时间轴产生浓度梯度差来驱动的)，基因也就无法进行称差次表达(顺序表达)，而基因不能顺序表达，个体发育也就不能进行，生物只能停滞在单细胞水平。单细胞生物不会发生分化和衰老就是因为这个原因。据此，要使衰老个体逆转年轻，端粒只能以单向一次性方式净延伸。即衰老不能停滞在某一水平，要么进行衰老，要么逆转衰老(例如，水母类、海鞘类等众多的低等生物利用了长时间饥饿的单向一次性的方式来实现返老还童；据报道，2011 年科学家发现“灯塔水母”(Tmrhopsis Nutricula)够返老还童，在达到性成熟年龄完成交配之后会以单向一次性的方式实现返老还童；生殖细胞靠减数分裂启动端粒修复机制，使端粒在短时间内一次性地延伸到足够整个生命周期的消耗量；(4)各种导致细胞衰老的区素必须最终都是通过消耗它的储量起作用的，例如，自由基会加速端粒缩短速度；细胞中各种DNA突变、细胞垃圾中毒等等导致细胞死亡，干细胞为了补充死亡的细胞就会提高分裂频率，而细胞分裂会导致端粒缩短；限食可减缓端粒缩短速度；女性比男性长寿是因为耗能比男性少，故女性端粒缩短速度低于男性；目前已发现60多种基因与衰老有关，如抑癌基因P53、P21、Rb等等，如P53、P21、Rb等高表达时细胞端粒缩短加速；( 整个分子的稳定性要极好，没有半衰期，因为个体的寿命长达百年，它必须要能陪衬终身；(6)它的储量的多少能够左右基因的转录速率，例如，Daniel Gottschling(1994)发现端粒会影响附近基因转录；丛羽生教授发现单单端粒酶催化亚基就可促进血管内皮生长因子基因转录。
已知端粒完全能够满足上述的6个要求。有一个称重复基因利用枯竭的衰老假说认为，编码阻遏DNA抑制剂基因表达的基因有许多拷贝，细胞每分裂一次，它就会丧失一份或数份拷贝，随着分裂次数的增多，拷贝越来越少，最后阻遏物浓度下降到不足以阻遏DNA抑制剂产生时，DNA抑制剂就大量表达， 最终导致细胞分裂停止。该假说与端粒学说的模式是相类似的，可以说端粒学说是该假说的修正版。16、兄弟姐妹的排行，老大寿命往往相对比较长，性成熟相对比较早，身材比较矮小，排行越小寿命就越短，这种现象规律性很明显，因此不可能是基因突变造成的。造成排行越小寿命就越短的原因可能是年龄较大的父母的生殖细胞因为衰老使构建性甲基化酶不足，致使某些基因的DNA甲基化不足，以及生殖细胞端粒长度的不足所造成的。例如，克隆动物出生前往往体型过大、易早衰、易患病和天折，为此，英国罗斯林研究所的科学家发现，造成这种现象是一种称为Igf2r蛋白质的基因上缺乏甲基而导致过表达。Igf2r过表达会引起胎儿过度生长和死胎。此外，克隆羊多莉的端粒也比同龄羊短20%。17、细胞衰老并非只发生在生命的末期，而是贯穿整个生命周期，因为细胞衰老可以用来启动细胞分化和个体发育，例如，松果体释放的激素会抑制性腺活动，人到了 10 14岁，松果体因衰老而发生退化，于是性腺就开始发育了 ；胚胎中的胰岛素样生长因子因细胞衰老导致合成下降，可使胚胎肾脏的一部分细胞凋亡，以此使肾脏管道化。18、关于癌症发生的前因后果的解释比较混乱，为此我必须要梳理一下2008年初，《细胞》(CELL)杂志有一专刊，认为把端粒长度控制在细胞分裂20次左右可保持不生癌。我认为这一设想是错误的。癌基因是正常细胞不可缺少的基因，在细胞的正常增殖过程起到关键作用，据此可以说没有什么癌基因，而应该把癌基因改称为“细胞增殖基因”。大多数的癌基因被激活时，端粒酶的活性都会升高。儿童患癌的几率比老年人低很多，且儿童的癌基因和端粒酶的表达活性比老年人高得多；已知再生过程癌基因表达会升高。把蝾螈的眼睛的晶体剔除，把很强的致癌物质注入眼球中，结果没有生癌，而出现晶体再生(江口吾朗、渡边宪二， 1986)。因此，癌基因表达活性的高低与癌症的发病率无关，因为在癌基因和端粒酶活性高的细胞中，细胞的抗氧化能力和DNA的修复能力显著高于癌基因表达活性低的细胞。同样， 论端粒长度，儿童比老年人长，癌基因表达活性、端粒酶活性也高于老年人，细胞的抗氧化能力、DNA修复能力及免疫力也比老年人高，故癌症发生率儿童比老年人低。此外，有很多可以激活癌基因和端粒酶的物质反而是很好的抗癌药，如植物血凝素(PHA)已被用于治疗多种癌症。所谓的衰老基因已经发现了几十个，大多数是抑癌基因，这些基因是通过影响端粒长度来影响细胞寿命的，据此可以说这些都不是决定衰老的基因或说没有什么衰老基因。但是，各种能够促进细胞增殖的因素确实会提高癌症的发生概率，如激素、生长因子、蛋白激酶C激活剂等等，这些因素主要是通过激活端粒酶来促进细胞增殖的，但端粒酶仍然不是导致癌症的真凶，而是细胞在增殖过程中，染色体和DNA在复制时更容易发生损伤。而一些能损伤DNA的致癌物质或物理因素则是通过增加染色体和DNA的损伤率来增加癌症发病概率的。抑癌基因P53较特殊，不能把它看成一般的抑癌基因，它是通过修复和清除突变的细胞来降低癌症发病率，延长个体寿命的。而非通过抑制端粒酶来降低癌症发病率的，相反，P53在修复细胞因放射线辐射等因素而导致的DNA损伤时，端粒酶的活性反而显著升高，这个例子可以很好地说明端粒酶不是致癌物质。在细胞水平上，引起细胞癌变的基本原因是癌基因因各种原因而导致持续地过表达，而导致个体生癌的主要原因是免疫系统功能低下或有缺陷。在同一环境下，某些人容易患上癌症，某些人却不容易患上癌症，这是遗传易感性，即基因出了问题，使细胞容易突变， 或/和免疫系统功能低下。19、如果说端粒只起到稳定染色体基因组的作用，而与衰老无关，那么，当端粒缩短到一定程度时，染色体基因组就会变得不稳定而导致细胞死亡或癌变。据此，即使端粒与衰老无关，要想逆转细胞衰老和防止细胞癌变，就必须要先延伸端粒，否则任何措施都无法挽救衰老与癌变。20、不但个体中的不同器官的衰老速度不一致，而且同一器官或同一组织的不同部位的细胞衰老速度也不一致，例如，人头部的不同部位的头发变白的时间是不一致的；眉毛、毫毛和头发都是毛发，但长度与直径却各不不相同，这说明同样是生长毛发的干细胞， 分化性状只有相似而没有完全相同。造成这一现象的原因可能与细胞分化性状的细微差异有关，而这些差异又进一步决定相应细胞的端粒的缩短速度。这和再生区域编码理论差不多，该理论认为，个体由众多区域镶嵌而成，每一区域具有自己特定的遗传编码(Slack， 1980)。因此，来自个体同一部位的间充质干细胞，能否完全分化和替代为个体的所有的器官组织的功能还是未知数。21、一般认为鼠类的衰老与端粒或端粒酶无关，我认为鼠类的衰老也与端粒缩短或端粒酶活性降低有关(黄必录.端粒衰老学说具有普适性.中国老年病杂志，2006， 3(2) :101.)。2011年中央电视台10套《科技之光》报道，美国斯坦福大学科学家成功用端粒酶激活剂使相当人80岁的小鼠发生返老还童，这如果是真实的，就可以证明鼠类的衰老与端粒是有关的。鼠类端粒较人类长，而且在细胞衰老过程端粒缩短幅度较小，但寿命反而比人类短，这可能是鼠类基因的表达活性与端粒长度的剂量关系比人类高效，就像同一种治病药物，用同一剂量，有的人感到疗效显著，有的人感到疗效一般。22、限制能量的摄入可以延长小鼠最大寿命一倍，由于线粒体在进行能量代谢时会产生大量的氧自由基，已证明自由基可使端粒缩短，作为自由基清除剂的维生素E也能使培养的细胞分裂次数增加一倍，于是科学家就认为限制能量摄入导致动物寿命延长的机制是通过减少自由基对端粒的破坏。但自由基清除剂并不能延长动物的最大寿限(Harman， 1960)，因此，把限制能量的摄入的延寿机制归结于是减少自由基对端粒的破坏是不完全正确的。由于各种能够抑制DNA合成的因素都会加速端粒的缩短、衰老的细胞也会产生DNA合成的抑制剂、用促进DNA合成的物质也能显著提高动物的寿命。据此我认为(黄必录.衰老的机理意义及治疗.燕京医学通讯，1998 ；66 :1056，本文2万多字，介绍了许多衰老领域的前沿理论，是内部刊物，要索取本文请到燕京函授医学院，地址北京市海淀区复兴路21 号(公主坟西北侧卫国中学内))能量代谢主要是通过4个抑制DNA合成的途径来缩短动物寿命的，举例(1)摄入能量越多，能量代谢量也越大，产生的三磷酸腺苷(ATP)也越多， ATP能反馈性地抑制其它核苷酸的磷酸化，从而产生阻抑DNA的合成效应。造成自由基清除剂如维生素E能使培养的细胞分裂次数增加一倍但却不能使个体的寿命提高一倍的原因是(1)维生素E在提高细胞分裂次数的同时又提高了细胞分裂频率，以致在一定时期内提高了细胞的分裂次数；(2)个体内的维生素E的浓度不能像培养液那样高。线虫中发现所谓的长寿基因，就是通过降低能量代谢率”.弋价，使线虫处于昏睡的状态来换取长寿的，采用这种办法来延长人的寿命是不可取的。23、在细胞水平，缺乏端粒酶活性的细胞，端粒缩短速度比端粒酶活性高的细胞更快。但在个体水平，胚胎期端粒缩短速度比成人期和老年期快一倍以上，而且胚胎期的(胚胎体细胞有端粒酶活性)端粒酶活性比成人期和老年期高，这与一般认为端粒酶活性高， 端粒缩短速度就慢相违背。由于端粒酶活性的高低与细胞分裂频率呈正相关，而且细胞有丝分裂是造成端粒缩短的原因，因此，胚胎细胞因端粒酶活性比较高，在一定时期内细胞分裂次数就多，这样就会造成胚胎端粒缩短速度比成人期和老年期快。此外，端粒酶活性和端粒结合蛋白 (TRFl)的活性是呈正相关的。因此，端粒酶虽可延伸端粒，但TRFl却会抑制端粒延伸，两功互相抵消，甚至还会使端粒缩短的更快，这也是导致胚胎细胞端粒酶活性虽高，但端粒却缩短的更快的原因。以前我看到一篇报道，干细胞移植到宿主的初期，端粒会迅速缩短，为此我感到很难过，后来又看到一篇报道，干细胞移植到宿主的初期会迅速分裂几次，这使我不再难过， 因为端粒并没有白白丢失，而是用来增殖干细胞的。上述的美国斯坦福大学用端粒酶抑制剂使小鼠早衰，然后用端粒酶激活剂又使它恢复年轻，其原因也是抑制端粒酶活性时，个体在同一时间下端粒缩短速度并没有加快，因此，重新激活端粒酶时，小鼠就会恢复青春。这也是一些人根据实验误认为端粒或端粒酶与鼠类衰老无关的原因。既然端粒酶活性升高对延缓端粒缩短速度作用不大，那干细胞为什么还要保持端粒酶的活性？我认为端粒酶的主要作用是因不同类型的细胞需要不同的分裂活性和不同的端粒长度，而保持不同类型细胞端粒酶的不同活性就可以调制出不同的细胞分裂活性和不同的端粒长度。十二、去衰老的途径去衰老(De-aging)就是返老还童的同义词，是福建师大傅文庆教授于1999年创立的。不使用返老还童一词，是为了避免公众过多回忆历代帝王梦想返老还童的诸多可悲历史事件。个体组织中死亡掉的非干细胞可以由组织中的成体干细胞通过细胞分化和增殖来填补，因此，无论组织中的非干细胞是如何衰老死亡的，也不是造成个体衰老的原因；同样，个体组织中的成体干细胞因为各种原因死亡也可以通过成体干细胞本身的自我复制和更新的机制来填补，因此，无论组织中的成体干细胞是如何死亡的，也不是造成个体衰老的原因。但是，组织中的成体干细胞会因为经过反复的细胞分裂，端粒越来越短，而端粒缩短会改变基因的表达活性，进而引起成体干细胞的增殖潜能和分化潜能发生缩小，使组织中的成体干细胞比例下降，以及成体干细胞和非干细胞的基因的表达活性发生改变，从而导致细胞的生理功能发生退化和改变，即细胞衰老。由于个体衰老是由细胞衰老和累积造成的，因此，个体去衰老的根本措施就是向个体组织中补充端粒较长的多能成体干细胞。
小鼠用致死量的放射线照射时，包括骨髓在内的全身所有的器官组织中的成体干细胞都会被射线杀死，但只要移植骨髓就可以让小鼠存活下来，这提示骨髓是个体中的多能干细胞的供应中心，骨髓中储存着一些原始的多能成体干细胞，它们可以随着血液循坏达到全身所有的器官组织，并分化成个体所有器官组织的细胞。现在，在小鼠和人类骨髓中，美国科学家已发现一种接近于全能的成体干细胞，称迈阿密细胞(Miami细胞)，它们也能分化为具有内脏中胚层、神经外胚层和内胚层特征的细胞。据此，我们暂时不管骨髓中含有那些多能成体干细胞，只要移植年轻的骨髓就可以逆转个体的衰老。那么，如何生产年轻的骨髓细胞呢？英国科学家已经成功地把人的造血干细胞移植到猪和绵羊胚胎(即宫内移植)的体内，让造血干细胞在动物体内扩增，然后分离动物体内的人造血干细胞可以移植到人体内并发挥作用；2007年，美国内华达大学科学家用人的骨髓干细胞注入绵羊的胚胎但是， 绵羊体内含有15 %的人细胞。但是，这种方法生产的人造血干细胞，其年龄和提供造血干细胞的人一样，再加上造血干细胞在动物体内分裂增殖，端粒会更短，因此，这种方法生产出来的人造血干细胞比提供人造血干细胞的人还衰老，其增殖潜能和分化潜能也不如年轻的造血干细胞，治疗效果不甚理想。此外，造血干细胞是否能够分化成个体所有的组织细胞还是个未知数。通过体细胞核移植技术制造的胚胎干细胞(EQ或通过基因技术制造的诱导多能干细胞(ips)是已经经过返老还童，抹去了年龄的全能干细胞，所以是从零岁开始的，因此，在理论上，向患者个体内植入ES或诱导多能干细胞ips就可以使个体发生实质性的返老还童。但是，直接把ES或ips植入人体(1)由于ES或ips是胚胎产生免疫耐受期之前的细胞，有一些抗原没有经过免疫识别耐受，因此，即使遗传背景与患者相同，患者体内的免疫系统也会把它当做异物排斥掉，《参考消息》报2011. 5. 16日第七版题为.“人工干细胞动物实验失败”，说英国科学家把iPS移植到小鼠体内遭到排斥，造成这种后果我曾经(燕京医学通讯，1998 ；66 1058、1060)预测过转化(年轻化)的干细胞可能会表达胎儿免疫没有识别耐受过的胚性抗原，会引发免疫排斥；( 会产生畸胎瘤；C3)虽然在体外培养的条件下的ES或ips也可以分化成多能干细胞，但是，在体外培养的条件下每3个细胞分裂一次就有1次突变发生，并且其突变具有累积效应，因此，经过若干代增殖后，一群细胞中的大部分细胞都是突变的，没有应用价值。生命在自然的胚胎发育过程，通常没有这3个人为干预产生的致命的缺陷。把U9-S系小鼠畸胎癌细胞，移植到C57_b系小鼠的囊胚里，然后，再将囊胚移植到其它养母鼠的子宫内，使其进一步发育，结果产下了种系互相混杂的呈镶嵌花样的正常的嵌合体小鼠，而且一切组织、器官都是由这两种小鼠的体细胞组成的(Mintz，1978)。把动物的器官移植到人类可以解决器官来源不足的问题。但要把动物的器官移植到人类，首先要对动物的基因组进行改造，使人的免疫系统不会排斥猪的器官，即把动物 (器官提供者)的基因组中会引起人(器官接受者)免疫排斥的基因“敲出”，同时插入人的基因(以下把经过这种基因改造的猪或其它动物简称为“弱抗原动物”)，可喜的是，经过科学家10多年的努力，这项技术现在已接近初步临床应用了。当然，这种经过基因改造的动物，它的器官即使在器官接受者的体内不会发生近期的免疫排斥，但由于动物的基因无法和人完全相同，还会引起远期的排斥，目前用基因改造的猪的器官移植到猴子身上，在猴子体内的猪器官只能存活一年。
发明内容
本发明的目的是提供一种使个体去衰老的方法，使个体年龄发生实质性的逆转。按此目的提供的使个体去衰老的方法，其步骤特征包括1、用衰老的个体自身的体细胞制造的胚胎干细胞(ES)或诱导多能干细胞(ips)。2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原动物”的囊胚里，然后囊胚移植到假孕的动物子宫中发育成“人-动物嵌合体”胚胎。3、从分娩出的人-动物嵌合体中抽出骨髓。4、把骨髓移植入ES或ips提供者的体内。5、然后根据实际情况使用抗排异药物。本发明具有骨髓来源充足，骨髓中的人干细胞的遗传背景与骨髓接受者相同，因此，不会遭骨髓接受者免疫排斥，以及细胞的年龄较幼稚。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细描述。按此目的提供的使个体去衰老的方法，其步骤特征包括1、用衰老的个体自身的体细胞制造的胚胎干细胞(ES)或诱导多能干细胞(ips)。2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原动物”的囊胚或普通动物的囊胚中，然后囊胚移植到假孕的动物子宫中发育成“人-动物嵌合体”胚胎。所用的动物囊胚可以来自是猪、绵羊或灵长类，以猪较好，因为猪生长繁殖的周期比较短，体型比较大。3、从分娩出的人-动物嵌合体中抽出骨髓。4、把骨髓移植入与ES或ips遗传背景相同的个体。5、然后根据近期宿主排异移植物的强度的实际情况适当使用抗排异药物，抗排异药物最好要求不会抑制骨髓细胞增殖，如“欣复同”，药品名称为“吗替卖考酚酯分散片”，该药的好处是对骨髓没有抑制。人-动物嵌合体的骨髓内含有4类型的细胞1、动物多能成体干细胞；2、动物组织非干细胞；3、人的多能成体干细胞，如造血干细胞、间充质干细胞等；4、人组织非干细胞。骨髓中的人和动物的多能干细胞输入人体后，会定居在人的骨髓中，由于外来的人多能干细胞的端粒长度比骨髓接受者长，年龄较小，因此，增殖潜能比骨髓接受者自身的骨髓干细胞大，这样，外来的人骨髓多能干细胞会通过增殖优势慢慢排挤和占领骨髓接受者自身的骨髓干细胞的巢穴。一般认为，在血液循环的外周干细胞是年龄相对比较大的干细胞(周衍椒，张镜如主编，生理学，第三版，北京，人民卫生出版社，1995 ；96)，因此，外来的年龄比较小的骨髓干细胞更容易排挤和取代骨髓接受者的自身干细胞。选用弱抗原动物的囊胚与人细胞制造人-动物嵌合体的胚胎，其骨髓中的动物细胞在人体内不易引起强烈的排异反应，因此，安全性较高。但是，用普通动物的囊胚与人的细胞制造人-动物嵌合体的胚胎，其骨髓移植入人体会引起强烈的排异反应，需要采用各种抗排异措施，如骨髓稀释、使用免疫抑制剂、或先分离出人多能干细胞再移植。一般来说，人-动物嵌合体的胎儿在分娩后很难存活，如果分娩出的八-动物嵌合体的胎儿能够存活，可以饲养到一定时期再抽取骨髓；本发明的技术路线中，用体细胞制造胚胎干细胞(ES)或诱导多能干细胞(ips)、 动物囊胚移植、骨髓的抽取和骨髓移植等技术都是现成的，这里无需赘述，请查看相关文献。
权利要求
1.使个体去衰老的方法，其步骤特征包括1、用衰老的个体自身的体细胞制造的胚胎干细胞(ES)或诱导多能干细胞(ips) ；2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原动物”的囊胚或普通动物的囊胚中，然后囊胚移植到假孕的动物子宫中发育成“人-动物嵌合体”胚胎； 3、从分娩出的人-动物嵌合体中抽出骨髓；4、把骨髓移植入与ES或ips遗传背景相同的个体；5、然后根据近期宿主排异移植物的强度的实际情况适当使用抗排异药物。
2.根据权利要求1所述的使个体去衰老的方法，其特征是所述的所用的动物囊胚可以来自猪、绵羊或灵长类。
全文摘要
本发明涉及衰老生物学领域，特别是涉及使个体去衰老的方法，其步骤特征包括1、用用衰老的个体自身的体细胞制造的胚胎干细胞(ES)或诱导多能干细胞(ips)；2、把制造成的ES或ips注入“弱抗原动物”的囊胚里，然后囊胚移植到假孕的动物子宫中发育成“人-动物嵌合体”胚胎；3、从分娩出的人-动物嵌合体中抽出骨髓；4、把骨髓移植入与ES或ips遗传背景相同的个体。动物骨髓中年轻的人多能成体干细胞就会定居在人体的骨髓中，并通过血液循环达到个体所有的器官组织，然后通过细胞的增殖和分化来替换组织中衰老的细胞，从而达到使组织器官甚至个体去衰老的目的，而骨髓中的动物细胞则会被人免疫系统清除掉。
文档编号A01K67/02GK102293178SQ20111025523
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月28日 优先权日2011年8月28日
发明者黄必录 申请人:黄必录