我們能夠長生不老嗎?細胞生死有玄機

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

談到衰老和死亡,重點是細胞的衰老和死亡。

在此之前,想談談關於剛剛公佈的今年諾貝爾生理或醫學獎,這其中的主角與我們原本的話題關聯太密切了。

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

2018年諾貝爾生理或醫學獎揭曉(圖片來源中新網)

一、諾貝爾生理或醫學獎公佈,PD-1再成焦點, 出身被扒出

2018年諾貝爾生理學與醫學獎,頒給了在抑制免疫調節的癌症療法領域作出突出貢獻的兩名科學家,同時也讓其中的一個主角PD-1,成了“更大”的明星。

PD-1何許人也?它的全名其實是:程序性死亡受體1,是一種重要的免疫抑制分子。

PD-1也不是現在才出名的,在26年前,也就是1992年就已被日本科學家,這次諾獎獲得者之一Honjo喚醒,開始變得有那麼一點點名氣。

但是在後來的很長一段時間內,它並沒有真正成為大明星。也就是說,Honjo發現它比較偶然,並不知道它的重要作用。

被喚醒之前,PD-1更是一直默默無聞,人們對它的瞭解,僅僅是與細胞程序性死亡有關的免疫球蛋白超家族中不起眼的小人物,說白了就是個“打醬油”的。

就是說,與細胞程序性死亡,或者說細胞凋亡有關的角色很多,有許多都比PD-1有名,它在等待機會,有朝一日一舉成名。

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細胞程序性死亡?對,也就是細胞自殺或細胞凋亡,我們今天的話題就與它有關。

二、免疫監視與免疫逃逸

在我們的身體中,伴隨細胞新城代謝,DNA不斷合成、複製,差錯也在所難免,於是突變的細胞就產生了。

大多數突變的細胞會自行死亡(細胞程序性死亡或細胞凋亡),而有一些突變的細胞就會獲得一種“不死”的特點,並且具有很強的不斷分裂、增殖的能力,這就是癌細胞。

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癌細胞分裂

也許癌細胞一直存在於你的身體內,但我們多數人一生中並不會得癌症,這要歸功於免疫系統。

免疫系統的功能不但表現在對外來“非己”比如細菌病毒等產生“應答”、並想辦法將其排除的功能,而且還表現在對內監視著突變了的“自己”成份(腫瘤細胞),並將它們及時消滅的作用。

免疫監視和對“壞分子”的清除作用,都是通過免疫系統中一系列生物大分子完成的。

但這種免疫監視功能也不能太強,也得適當控制,否則就容易由於反應過激使身體生病,就是說,“車”不能開的太快,該踩“剎車”時就得踩“剎車”。

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被人們比喻為“剎車”的這種免疫調節作用也是通過免疫系統中的特殊分子實現的。PD-1正是作為免疫系統的剎車功能浮出水面的。

但直到七八年後,人們發現了與其天造地和的另一個夥計PD-L1(免疫球蛋白樣分子,作為PD-1配體), 它的明星夢才真正得以實現。

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PD1和它的配體PD-L1

世界上的事情都有兩面性,免疫系統的剎車功能使腫瘤細胞有了可乘之機,它自己也可以通過產生一些特異性的物質,成功逃脫免疫系統的監視和打擊。

這時候,癌細胞大爆發,人體就該倒黴了。搞清了這個機制,人們就可以採取製造一些藥物(油門作用),解除免疫系統的抑制,使免疫細胞(T細胞)大膽上陣,殺死癌細胞。

可喜的是,基於這個想法,人類成功開發出瞭解除免疫抑制的藥物,並在臨床應用上初戰告捷,現在腫瘤治療中PD-1/PD-L1抗體藥還是挺火的。

癌症這種疾病的存在肯定會大大縮短人類的平均壽命,好在人類會發明許多對付癌症、延緩衰老的方法。

對與免疫調節有著密切關係的細胞凋亡機制的研究,或許會提供新的思路。筆者認為,這與腫瘤的免疫療法,有異曲同工之處。

三、“生存”or“死亡”?細胞生死或可調控

生命的進程,離不開構成生命的細胞的生生死死。在我們身體內,每時每刻都悄無聲息地發生著“細胞自殺”現象,也就是行話所說的“細胞程序性死亡”或者“細胞凋亡”。

細胞活到頭了,首先會發生皺縮,內部的染色體一段段切割開,細胞核也發生碎裂,巨噬細胞會將這些“無用”的細胞吞噬、清除掉。

這種死亡默默進行,不會影響周圍細胞,因為這些細胞是自己按程序來結束“生命”的,故被人們比喻為“自殺”。是細胞完成自己使命後的自覺退出。

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細胞的自殺

科學家們研究發現,而細胞的“自殺”過程是由生物體內的一種或幾種酶(蛋白質)控制的,換句話說,也就是由編碼這種酶的基因控制的。

在正常情況下,主管"自殺"的基因不顯山不露水,也不隨意製造"自殺"事件。隨著細胞分裂次數的增多,或者產生不正常的細胞,有關的自殺基因才可能變得活躍,在它們的指揮下,會產生一些破壞性物質,導致細胞增殖停止。

細胞的自殺,一般來說對於延長壽命不利,但在有些情況下,也會起到“丟卒保車”的積極作用。

生物體遇到外敵入侵時,比如,在遇到病毒的侵襲時,被感染的細胞立即做出反應,管理自殺事物的基因受到刺激,會產生一些有毒物質,使細胞和入侵者同歸於盡。這時的細胞自殺,完全是為了顧全大局,是一種有意義的自我犧牲。

儘管科學家對細胞凋亡的機理研究的還不是特別清楚,但發現細胞凋亡在一定程度上是可以調控的。

比如,科學家們在用老鼠做試驗時發現,在細胞凋亡的最後階段,細胞中一種能分解蛋白質的酶被激活,大量分解蛋白質,導致細胞死亡。

而在平時,另一種酶起著抑制分解酶的作用。如果能對這些酶進行調控,就能阻斷細胞通向死亡的道路,有效地控制衰老,延緩生命。

而對於癌細胞,我們最希望的就是它快快“自殺”。在臨床醫學中,當我們認識了細胞的凋亡或者說自殺規律之後。

可以採取手段,促使不正常細胞,比如腫瘤細胞的凋亡,同時保護正常細胞。當然,在這個過程中,免疫部隊的勇士們肯定會有一些傷亡。

四、細胞“自殺”可利用

一旦搞清了細胞“自殺”的機制,人們可以通過對引起病變的細胞進行選擇性的誘導,決定其生死,這樣就可以對癌症、腫瘤及許多目前的醫學難症提供新的治療方法,減少現有的物理化學方法在治療過程中引起的毒副作用。

“自殺”基因與機體的免疫調節有著密切的關係。在腫瘤的基因治療中,“自殺”基因的作用非常強大。這方面的研究很多,相信會有更多好消息出現。

細胞的自殺機制在很多方面已被人類加以利用。比如,人們從石竹中提取自然存在的"自殺"基因,用遺傳工程技術把它引入菸草。

這種基因平時產生的化合物是無害的,可是,在菸草受到病毒感染時,便搖身一變,變成了毒物。結果,菸草細胞隨著病毒載體一起死亡,從而有效阻止了病害的蔓延。

有時,科學家們會派一些細菌之類的微生物去執行一些特殊的任務,比如說去分解一些有害物質,殺滅一些害蟲等。

待它們執行完任務之後,需要啟動它們的自殺基因,把它們從環境中清除出去。人們這種看起來像“過河拆橋”的行為,其實是出於環境保護的需要

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

目前科學家們正在尋找操縱“自殺”基因的方法,試圖利用基因的開關原理,製成防衰老藥物。目前,與我們的壽命密切相關的一些基因已經發現,科學家們把它們稱作"時鐘基因"。

一旦搞清他們的作用機理,有效地對它們加以操縱,人類壽命在現有基礎上大大延長就不再是夢想了。

文中圖片由作者提供

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