基因編輯獲2020年諾貝爾獎,「編輯」壽命離普通人還有多遠?

2021-01-08 人民資訊

在未來的10到20年

通過改變基因來「編輯」壽命的技術一定會出現

美國漫威影業的《復仇者聯盟》系列電影在最近幾年火爆全球。電影中,蜘蛛俠在被蜘蛛咬傷後得到了蜘蛛的能力,美國隊長注射血清變身超人,鋼鐵俠則靠著「鈔能力」打造了一身無敵的盔甲。有人戲稱超級英雄就是「富人靠科技,窮人靠變異」。2020年10月, 德國馬克斯·普朗克研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美國加州大學伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士因發現了基因編輯中最犀利的工具——「魔剪」CRISPR/Cas9技術而獲得今年的諾貝爾化學獎。「魔剪」技術可以在生物體基因組中插入、刪除、修改或替換特定基因片段,從而治療疾病、延長壽命、甚至獲得超能力……

基因編輯技術從1970年誕生以來,一直被認為是人類「長生不老」的關鍵鑰匙之一。經過幾十年的發展,利用基因編輯技術治療疾病已經不是難題。2017年,諾華製藥推出了首個FDA批准的基因編輯療法以治療人體免疫細胞癌變。隨後的幾年內,FDA逐步批准了多個基於基因編輯的癌症治療方法。然而,基因編輯高昂的治療成本卻讓普通人望而卻步:諾華製藥的基因編輯療法Zolgensma單次治療費用高達200萬美金(1400萬人民幣)。有人認為,或許西方國家已經有不少人花費重金編輯基因以直接「編輯」、延長自己的壽命。

除去基因編輯外,有很多其他方式已經被證明有延長壽命的效果。2015年,史丹福大學醫學院在著名期刊《Nature》子刊上發表論文「Young blood reverses age-related impairments in cognitive function and synaptic plasticity in mice」證明換血療法可以有效延緩衰老帶來的記憶力衰退和認知障礙等問題。論文用年輕小鼠血液替換老年小鼠血液,從而使老年小鼠在完成指定任務時的犯錯頻率明顯下降。美版Paypal的創始人就是換血療法的忠實愛好者,他曾親口承認自己每月都會接受換血服務。美國阿爾卡特公司利用該技術給老年人注射年輕人的血液,成功逆轉了其衰老進程並減輕了老年痴呆症狀。其基於換血療法的新藥GRF6019就是利用從血液中提取的400多種蛋白因子來逆轉老年痴呆症造成的記憶力衰退等問題。GRF6019在2018年開始臨床二期實驗,有望在未來幾年開啟臨床三期實驗。

而早在2013年,哈佛大學醫學院也在《Nature》子刊上發表論文」 Role of sirtuins in lifespan regulation is linked to methylation of nicotinamide」證明提升細胞內NAD+含量也是延緩衰老一個有效方法。NAD+作為一種輔酶廣泛參與從細胞代謝到基因修復等的基礎生命活動。由於靜脈注射NAD+的巨大開銷(每次約2000美金),美國Herbalmax公司在2018年開發生產了口服NAD+前體補充劑Reinvigorator(瑞維拓)。這類NAD前體補充劑可以有效提升體內NAD+含量,達到延緩衰老、促進細胞代謝的效果。雖然抗衰老類產品由於其長達數十年的臨床試驗周期,人體實驗數據還不夠完整,但是已經有不少名人富豪趨之若鶩。加拿大著名歌手JB就是這類產品的忠實愛好者,他甚至多次在自己的視頻中向粉絲推廣該類產品。

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[:發現年輕動物血液中存在一種「返老還童」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。而eNAMPT的功能正是在體內合成NAD+前體分子。

在這一實驗中,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。

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延壽手段提供了基礎。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,屆時其效果將比瑞維拓等口服方式更進一步。

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。雖然類似於瑞維拓等口服NAD+補充劑來延長壽命已經在西方國家被廣泛認可使用,但是人們並沒有停止對其他延長壽命方式的改進。美國萊斯大學生物物理學家麥可·蒂姆就曾主導直接對受精卵的基因編輯,從而使胎兒對愛滋病免疫的試驗。可以預見的是,隨著生物學家們對人類基因組了解的逐步加深以及隨著基因編輯技術的不斷完善,在未來的10到20年,通過改變基因來「編輯」壽命的技術一定會出現。

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