「黑科技」成真?華盛頓大學用NAMPT酶延長動物剩餘壽命2.3倍

2021-01-14 中國新聞周刊

最近一段時間科技成果的井噴式爆發,讓很多曾經只出現在科幻片中的場景紛紛走向現實。就在本月,埃隆·馬斯克旗下的SpaceX成功完成今年的第24次火箭發射任務,將今年SpaceX的第60顆衛星用一艘可多次自動降落回收的獵鷹重型火箭送入太空;同樣是馬斯克旗下的 Tesla公司首次量產"車載AI超級電腦"實現汽車全自動駕駛;源自麻省理工學院的波士頓動力公司則完成了高度自主的人形機器人。在與人們息息相關的生物醫學領域,多種癌症、罕見病不斷被治癒;就連曾經遙不可及的基因療法,也隨著諾華公司單次210萬美元的天價藥Zolgensma獲批而成為現實。

儘管上述突破已經足夠激動人心,但人們最關心的或許還是有朝一日能夠幫我們實現永生的生物科技。2019年8月,美國華盛頓大學聖路易斯醫學院的Shin-ichiro Imai研究組在《Cell》子刊公布了一項重大突破[1]:發現年輕動物血液中存在一種酶——eNAMPT(細胞外煙醯胺磷酸核糖轉移酶),藉助該分子僅通過一種相對簡單的技術,老年小鼠的剩餘壽命就被成功延長了2.3倍。

在哺乳動物中,eNAMPT是一種有著重要作用的酶,其合成產物為一種β-煙醯胺衍生物,而正因這種β-煙醯胺衍生物在維持細胞自我修復、調節代謝等過程中均扮演著核心角色,其已經成為近年來衰老醫學領域的核心焦點,Herbalmax等生物科技公司也已將其轉變為"瑞維拓"等產品,實現了商品轉化。

Imai研究組的博士生、文章第一作者Mitsukuni Yoshida發現:隨著年齡增長,小鼠及人體內的eNAMPT水平會不斷下降,並導致一種β-煙醯胺衍生物合成能力下降,從而使細胞逐漸喪失自我修復能力,引發一系列相關的生理、病理變化,即人們口中的衰老。由此研究人員猜測,eNAMPT是否能作為提升這種β-煙醯胺衍生物含量的一種方式,來逆轉衰老、撥慢生命時鐘呢?

Imai團隊的這項研究證實了這一假設:研究人員通過將年輕小鼠血液中提取的含eNAMPT的外泌體(exosome),注射進平均壽命僅剩2個月的暮年小鼠體內,產生了令人震驚的效果:它們的平均壽命被延長到了4.6個月(相當於人類13.8年),其中一隻小鼠至該文發表前仍健在,壽命已經相當於人類103歲,連毛髮都更為濃密健康,且過程中沒有產生任何不良反應。

(接受eNAMPT注射的老年小鼠的壽命顯著延長,外貌也更加年輕)

不僅如此,該研究還顯示eNAMPT能夠顯著提升老年小鼠的運動能力、睡眠質量、血糖調控、神經功能以及認知能力,甚至能夠根據小鼠體內的eNAMPT水平準確預測其壽命。

"事實上,許多研究已經證明了這種β-煙醯胺衍生物在各種小鼠模型中具有減輕與年齡相關的功能衰退和治療年齡相關疾病的功效。"本研究的負責人Imai教授表示:"我們對接受年輕小鼠eNAMPT的老年鼠和同齡對照組之間的巨大差異感到驚訝!它們的運動行為,睡眠質量,以及生理外觀——例如,更厚、更閃亮的毛髮——都變得很像年輕小鼠。"

(華盛頓大學醫學院的Shin-ichiro Imai教授)

這一研究成果為開發更為理想的衰老乾預手段提供了理論支持。目前,通過eNAMPT酶維持這種β-煙醯胺衍生物的水平來抑制衰老的方式還無法替代瑞維拓等口服補充劑。雖然瑞維拓每月200-300美元(國內京東售價2000元上下)的服用成本並未影響其在高淨值人群中的火爆,但一勞永逸地增強β-煙醯胺單核苷酸的合成顯然更具吸引力。

不久前諾華天價基因療法Zolgensma的上市,正為這一基於基因療法的抑制衰老手段提供了基礎。按照當前的發展速度,通過基因療法來實現永久維持人體內的eNAMPT表達水平、保持體內該β-煙醯胺衍生物含量的療法有望在10-20年內走向應用,屆時其逆轉衰老的效果將比瑞維拓等口服方式更進一步。

當然,除了科研領域的進展,市場力量的推動也是這項技術實用化的關鍵。近期,著名投行美銀美林發布報告稱,逆轉衰老的相關生物技術市場規模已達1100億美元,預計將在未來十年內成為資本市場的下一個超級風口。實際上,自2015年哈佛醫學院衰老生物學中心首次確認該β-煙醯胺衍生物具有逆轉衰老的作用以來,其已經成為衰老醫學領域炙手可熱的轉化熱點。多家生物技術企業爭先將其商品化。日本新興和製藥在2016年首次將其推向市場,但是受成本所限,其高達數萬元售價的產品卻只能提供不到3%的有效劑量。2018年,美國Herbalmax公司通過酶催化合成技術將其成本降低90%以上,並以Reinvigorator(瑞維拓)品牌推向市場,成為首款突破有效劑量的β-煙醯胺衍生物產品,最終在高淨值群體中引發熱潮,目前已發展至第3代。

被美銀美林預測將在2025年達到6000億美元市場規模的超級風口下,延長人類壽命的相關技術聚焦了太多的目光,資本市場暗潮湧動。瑞維拓上市後的兩年間,中國市場上出現的產品已達近百種。

相比商場上的暗流洶湧,NAMPT—NMN—NAD這一衰老通路在學術界激起的反響卻愈發強烈。2018年底,日本慶應大學Hidetsugu Saito團隊的一項研究[2]發現,用該β-煙醯胺衍生物處理失活的衰老乾細胞,可使其逆轉為高活性幹細胞,重新獲得分化能力。而2019年,哈佛醫學院、新南威爾斯大學大學、紐卡斯爾大學等多所高校研究人員聯合發現[3],補充該β-煙醯胺衍生物甚至能夠顯著提升以雄性精子質量及雌性激素分泌為代表的多項衰老表徵。

(左:失去分化能力的衰老乾細胞,右:經過該β-煙醯胺衍生物培養後恢復分化能力)

在查爾斯·狄更斯生活的"艱難時代",科學發展的關鍵是降低兒童死亡率;在書寫了"詹姆斯·邦德"傳奇系列的伊恩·弗萊明年代,重點集中在解決中年人的疾病問題;而進入21世紀以後,人們則更多關注衰老本身以及相關的退行性疾病。因此,許多科學家都堅信,一個因科技高速發展而產生的"奇點"即將到來,屆時人類或將真正突破壽命極限。

[1] Mitsukuni, Y., Akiko S. et al. Extracellular Vesicle-Contained eNAMPT Delays Aging and Extends Lifespan in Mice. Cell Metabolism 30, (2019) 329-342. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2019.05.015

[2] Uchida, R., Saito, Y., Nogami, K. et al.Epigenetic silencing of Lgr5 induces senescence of intestinal epithelial organoids during the process of aging. npj Aging Mech Dis4, 12 (2018). https://doi.org/10.1038/s41514-018-0031-5

[3] Youngson NA, Uddin GM,et al. Impacts of obesity, maternal obesity and nicotinamide mononucleotide supplementation on sperm quality in mice. Reproduction. (2019) Aug 1;158(2):169-179. doi: 10.1530/REP-18-0574. PMID: 31226694; PMCID: PMC6589912.

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