一位研究生的奇思妙想引发了衰老研究的重大突破

梅奥诊所的研究人员开发出一种利用DNA适体标记衰老细胞的创新方法,这项技术可能彻底改变我们追踪和治疗与衰老相关疾病的方式。更令人意外的是,这一突破源自两位研究生在科学会议上的一次闲聊。
衰老细胞——科学界俗称的"僵尸细胞"——是一类停止分裂但拒绝死亡的细胞。它们在体内大量积累,分泌有害物质破坏周围健康组织,与癌症、阿尔茨海默病、关节炎等多种年龄相关疾病密切相关。尽管科学家一直试图清除这些细胞来治疗疾病,但最大的难题是:如何在不伤害健康细胞的前提下,准确识别出活体组织中的衰老细胞?
梅奥诊所团队在《衰老细胞》杂志发表的研究给出了答案。他们使用的工具叫做"适体"——一种可以折叠成特定三维结构的短链合成DNA分子。这些分子像钥匙一样,能够精准识别并结合细胞表面的特定蛋白质。研究团队从超过100万亿个随机DNA序列中筛选出数种罕见适体,成功在小鼠细胞实验中标记出了衰老细胞。
从走廊偶遇到实验室革命
这项研究的起源颇具戏剧性。研究生基南·皮尔逊当时正在生物化学家吉姆·马赫三世的实验室研究如何用适体治疗脑癌和神经退行性疾病。在楼上几层,另一位研究生莎拉·贾希姆则在内森·勒布拉塞尔的实验室钻研衰老细胞。两人在一次科学会议上相遇,皮尔逊突然冒出一个想法:能不能用适体来检测衰老细胞?
贾希姆对这个点子很感兴趣,因为她正好掌握制备衰老细胞的技术。两人把想法告诉了各自的导师以及衰老细胞疗法专家达伦·贝克。马赫回忆说,这个想法最初听起来"有点疯狂",但三位导师都决定支持学生的探索。"坦白说,我们很喜欢这是学生们的想法,也是两个研究领域真正的协同碰撞。"
早期实验结果令人振奋,两人随即从各自实验室招募了更多学生加入。布兰登·威尔班克斯、路易斯·普列托和卡罗琳·多尔蒂等年轻研究者带来了先进显微镜技术和更多样的组织类型。项目像滚雪球一样发展壮大。"我们能感觉到这个项目一定会成功,"贾希姆说。
意外发现纤连蛋白变体的秘密
除了提供标记工具,这项研究还揭示了衰老细胞生物学的新线索。目前科学界还没有找到通用的衰老细胞标记物,不同类型的衰老细胞表面可能有不同的分子特征。但适体技术的巧妙之处在于,研究人员不需要预先知道要找什么——适体会自己选择结合的分子。
团队发现,几种适体能够附着在小鼠细胞表面一种名为纤连蛋白的蛋白质变体上。纤连蛋白是一种广泛存在于细胞外基质中的大分子糖蛋白,在细胞黏附、迁移、生长和分化中发挥重要作用。但这种特定的纤连蛋白变体与细胞衰老的关联此前并不清楚。最新研究显示,纤连蛋白与细胞外基质的相互作用可能在衰老过程中发生了改变,这为理解衰老细胞的表面特征提供了新方向。
康奈尔大学最近的研究发现,细胞外囊泡表面覆盖的纤连蛋白在细胞间信号传递中起关键作用。梅奥诊所的发现进一步提示,纤连蛋白的某些变体可能成为识别衰老细胞的"指纹"。
从小鼠到人类还有多远?
将这项技术应用于人类还需要更多研究。目前的适体是针对小鼠细胞筛选出来的,要找到能够可靠检测人体组织中衰老细胞的适体还需要时间。但如果成功,这项技术的应用前景广阔。
适体相比传统抗体有明显优势——成本更低、制备更快、用途更灵活。更重要的是,适体可以作为药物递送的"导航系统"。如果能将清除衰老细胞的药物与适体结合,就能实现精准打击,只杀死"僵尸细胞"而不伤害健康组织。
衰老细胞清除疗法是当前抗衰老研究的热点。今年中国学者开展的临床试验首次证实,抗衰老药物联合免疫治疗可以显著改善癌症患者的治疗效果。意大利研究团队从两万多种化合物中筛选出新型衰老细胞清除剂,在动物实验中安全延寿16%。但所有这些疗法都面临一个共同挑战:如何确认药物真的到达了目标细胞?适体技术恰好能解决这个问题。
"这个项目展示了一种新颖的概念,"马赫说。"未来的研究可能会将这种方法推广到与人类疾病中衰老细胞相关的应用领域。"研究团队现在已经确立了原理证明——适体技术可以区分衰老细胞和健康细胞。下一步是优化这些分子探针,使其在人体内也能发挥同样的作用。
这项研究还传递了一个重要信息:科学突破有时来自最意外的地方。一次走廊偶遇、一个大胆的想法、几位愿意支持学生探索的导师,最终催生了可能改变衰老研究格局的技术。正如皮尔逊所说:"我们证明了适体是一项可以用来区分衰老细胞和健康细胞的技术。虽然这只是第一步,但结果表明该方法最终可能适用于人类细胞。"
从实验室到临床应用的道路还很长,但这项研究已经为对抗衰老和相关疾病开辟了新路径。随着技术的不断完善,我们或许真的能在不久的将来,精准追踪和清除那些让我们衰老生病的"僵尸细胞"。
