我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

谈到衰老和死亡,重点是细胞的衰老和死亡。

在此之前,想谈谈关于刚刚公布的今年诺贝尔生理或医学奖,这其中的主角与我们原本的话题关联太密切了。

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

2018年诺贝尔生理或医学奖揭晓(图片来源中新网)

一、诺贝尔生理或医学奖公布,PD-1再成焦点, 出身被扒出

2018年诺贝尔生理学与医学奖,颁给了在抑制免疫调节的癌症疗法领域作出突出贡献的两名科学家,同时也让其中的一个主角PD-1,成了“更大”的明星。

PD-1何许人也?它的全名其实是:程序性死亡受体1,是一种重要的免疫抑制分子。

PD-1也不是现在才出名的,在26年前,也就是1992年就已被日本科学家,这次诺奖获得者之一Honjo唤醒,开始变得有那么一点点名气。

但是在后来的很长一段时间内,它并没有真正成为大明星。也就是说,Honjo发现它比较偶然,并不知道它的重要作用。

被唤醒之前,PD-1更是一直默默无闻,人们对它的了解,仅仅是与细胞程序性死亡有关的免疫球蛋白超家族中不起眼的小人物,说白了就是个“打酱油”的。

就是说,与细胞程序性死亡,或者说细胞凋亡有关的角色很多,有许多都比PD-1有名,它在等待机会,有朝一日一举成名。

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

细胞程序性死亡?对,也就是细胞自杀或细胞凋亡,我们今天的话题就与它有关。

二、免疫监视与免疫逃逸

在我们的身体中,伴随细胞新城代谢,DNA不断合成、复制,差错也在所难免,于是突变的细胞就产生了。

大多数突变的细胞会自行死亡(细胞程序性死亡或细胞凋亡),而有一些突变的细胞就会获得一种“不死”的特点,并且具有很强的不断分裂、增殖的能力,这就是癌细胞。

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

癌细胞分裂

也许癌细胞一直存在于你的身体内,但我们多数人一生中并不会得癌症,这要归功于免疫系统。

免疫系统的功能不但表现在对外来“非己”比如细菌病毒等产生“应答”、并想办法将其排除的功能,而且还表现在对内监视着突变了的“自己”成份(肿瘤细胞),并将它们及时消灭的作用。

免疫监视和对“坏分子”的清除作用,都是通过免疫系统中一系列生物大分子完成的。

但这种免疫监视功能也不能太强,也得适当控制,否则就容易由于反应过激使身体生病,就是说,“车”不能开的太快,该踩“刹车”时就得踩“刹车”。

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

被人们比喻为“刹车”的这种免疫调节作用也是通过免疫系统中的特殊分子实现的。PD-1正是作为免疫系统的刹车功能浮出水面的。

但直到七八年后,人们发现了与其天造地和的另一个伙计PD-L1(免疫球蛋白样分子,作为PD-1配体), 它的明星梦才真正得以实现。

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

PD1和它的配体PD-L1

世界上的事情都有两面性,免疫系统的刹车功能使肿瘤细胞有了可乘之机,它自己也可以通过产生一些特异性的物质,成功逃脱免疫系统的监视和打击。

这时候,癌细胞大爆发,人体就该倒霉了。搞清了这个机制,人们就可以采取制造一些药物(油门作用),解除免疫系统的抑制,使免疫细胞(T细胞)大胆上阵,杀死癌细胞。

可喜的是,基于这个想法,人类成功开发出了解除免疫抑制的药物,并在临床应用上初战告捷,现在肿瘤治疗中PD-1/PD-L1抗体药还是挺火的。

癌症这种疾病的存在肯定会大大缩短人类的平均寿命,好在人类会发明许多对付癌症、延缓衰老的方法。

对与免疫调节有着密切关系的细胞凋亡机制的研究,或许会提供新的思路。笔者认为,这与肿瘤的免疫疗法,有异曲同工之处。

三、“生存”or“死亡”?细胞生死或可调控

生命的进程,离不开构成生命的细胞的生生死死。在我们身体内,每时每刻都悄无声息地发生着“细胞自杀”现象,也就是行话所说的“细胞程序性死亡”或者“细胞凋亡”。

细胞活到头了,首先会发生皱缩,内部的染色体一段段切割开,细胞核也发生碎裂,巨噬细胞会将这些“无用”的细胞吞噬、清除掉。

这种死亡默默进行,不会影响周围细胞,因为这些细胞是自己按程序来结束“生命”的,故被人们比喻为“自杀”。是细胞完成自己使命后的自觉退出。

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

细胞的自杀

科学家们研究发现,而细胞的“自杀”过程是由生物体内的一种或几种酶(蛋白质)控制的,换句话说,也就是由编码这种酶的基因控制的。

在正常情况下,主管"自杀"的基因不显山不露水,也不随意制造"自杀"事件。随着细胞分裂次数的增多,或者产生不正常的细胞,有关的自杀基因才可能变得活跃,在它们的指挥下,会产生一些破坏性物质,导致细胞增殖停止。

细胞的自杀,一般来说对于延长寿命不利,但在有些情况下,也会起到“丢卒保车”的积极作用。

生物体遇到外敌入侵时,比如,在遇到病毒的侵袭时,被感染的细胞立即做出反应,管理自杀事物的基因受到刺激,会产生一些有毒物质,使细胞和入侵者同归于尽。这时的细胞自杀,完全是为了顾全大局,是一种有意义的自我牺牲。

尽管科学家对细胞凋亡的机理研究的还不是特别清楚,但发现细胞凋亡在一定程度上是可以调控的。

比如,科学家们在用老鼠做试验时发现,在细胞凋亡的最后阶段,细胞中一种能分解蛋白质的酶被激活,大量分解蛋白质,导致细胞死亡。

而在平时,另一种酶起着抑制分解酶的作用。如果能对这些酶进行调控,就能阻断细胞通向死亡的道路,有效地控制衰老,延缓生命。

而对于癌细胞,我们最希望的就是它快快“自杀”。在临床医学中,当我们认识了细胞的凋亡或者说自杀规律之后。

可以采取手段,促使不正常细胞,比如肿瘤细胞的凋亡,同时保护正常细胞。当然,在这个过程中,免疫部队的勇士们肯定会有一些伤亡。

四、细胞“自杀”可利用

一旦搞清了细胞“自杀”的机制,人们可以通过对引起病变的细胞进行选择性的诱导,决定其生死,这样就可以对癌症、肿瘤及许多目前的医学难症提供新的治疗方法,减少现有的物理化学方法在治疗过程中引起的毒副作用。

“自杀”基因与机体的免疫调节有着密切的关系。在肿瘤的基因治疗中,“自杀”基因的作用非常强大。这方面的研究很多,相信会有更多好消息出现。

细胞的自杀机制在很多方面已被人类加以利用。比如,人们从石竹中提取自然存在的"自杀"基因,用遗传工程技术把它引入烟草。

这种基因平时产生的化合物是无害的,可是,在烟草受到病毒感染时,便摇身一变,变成了毒物。结果,烟草细胞随着病毒载体一起死亡,从而有效阻止了病害的蔓延。

有时,科学家们会派一些细菌之类的微生物去执行一些特殊的任务,比如说去分解一些有害物质,杀灭一些害虫等。

待它们执行完任务之后,需要启动它们的自杀基因,把它们从环境中清除出去。人们这种看起来像“过河拆桥”的行为,其实是出于环境保护的需要

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

目前科学家们正在寻找操纵“自杀”基因的方法,试图利用基因的开关原理,制成防衰老药物。目前,与我们的寿命密切相关的一些基因已经发现,科学家们把它们称作"时钟基因"。

一旦搞清他们的作用机理,有效地对它们加以操纵,人类寿命在现有基础上大大延长就不再是梦想了。

文中图片由作者提供

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机

稿

中国科学探索中心微信公众号欢迎赐稿!

稿件内容以反伪破迷为核心思想,科技哲学、科学与公众、世俗人文主义、科技伦理等领域均可涉及,旨在将科学探索结果无偏见地告知公众,避免公众上当受骗。

稿件一经采用,我们将奉上稿酬。

投稿邮箱:[email protected]

中国科学探索中心

崇尚科学 反伪破迷

您的关注和转发,是对科学事业最大的支持!

我们能够长生不老吗?细胞生死有玄机


分享到:


相關文章: