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Xenobiotic symbiosis 是一种有 150 年历史的外科技术,它连接了两只活体动物的血管系统。它模仿了共享血液供应的自然例子,例如连体双胞胎和在子宫内共享相同胎盘的动物。在
实验室,异质共生提供了一个难得的机会来测试一种动物血液中的循环因子进入另一只动物的身体时会发生什么。异种食草动物的实验在内分泌学、肿瘤生物学和免疫学领域带来了许多突破,但大部分发现发生在 35 年前。由于某些不明原因,这项技术自 1970 年代以来逐渐被埋没。
然而,近年来,一些实验室开始恢复异源研究,尤其是在衰老研究领域。通过连接老幼小鼠的循环系统,科学家们取得了一些令人信服的结果。在心脏、大脑、肌肉和几乎所有研究的组织中,年轻小鼠的血液为衰老器官带来了新的生命,使老年小鼠更强壮、更聪明、更健康,甚至更亮。目前,这些实验室开始确定导致上述年轻血液变化的成分。去年9月,美国加利福尼亚州的一项临床试验首次开始测试年轻血液对老年阿尔茨海默病患者的影响。
共生的力量
1864 年,生理学家保罗·伯特进行了有记载的最早的异质性实验。当时,他将两只白鼠的腹部皮肤去掉,然后将两只动物缝合在一起,形成一个共享的循环系统。生物学完成了剩下的工作:随着毛细血管从缝合的交叉点生长,自然伤口愈合将这两种动物的循环系统连接起来。伯特发现注入一只老鼠血管的液体很容易流入另一只老鼠的身体。这项工作于 1866 年获得了法国科学院的奖励。自
Bart 的第一次实验以来,上述过程并没有太大变化。这种技术已用于九头蛇、青蛙和昆虫实验,但在啮齿动物实验中效果最好。到 20 世纪中叶,科学家们使用异种小鼠或大鼠来研究一系列现象。例如,一个团队使用一对异质大鼠来否定蛀牙是由血糖水平引起的观点。在两只大鼠中,只有一只每天服用葡萄糖。然而,因为他们共享一个心血管系统,血糖水平是相似的。然而,只有真正摄入葡萄糖的老鼠才会出现蛀牙。
康奈尔大学生物化学家和老年病学专家克莱夫麦凯首先将异质共生应用于衰老研究。 1956 年,他的团队加入了 69 对几乎所有年龄的共生大鼠。交配大鼠由一对一岁半和 16 个月大的大鼠组成,分别对应于 5 岁和 47 岁的人类。研究人员写道,“如果两只老鼠不能相互适应,一只会继续吃另一只的头,而后者会死。”在 69 只共生小鼠中,有 11 只神秘死亡。一种可能导致组织排斥的共生疾病。在
McKay 的第一个异质共生衰老研究中,加入年轻和年老大鼠后 9-18 个月,老年大鼠的骨重和密度与年轻大鼠相同。 1972 年,加州大学的两位科学家研究了所有年龄段共生大鼠的寿命。老年大鼠比对照组存活时间长 4-5 个月。这是第一个迹象表明年轻的血液循环会影响寿命。
尽管有了这些令人信服的发现,异质共生的研究却逐渐被放弃了。据研究技术史的专家介绍,研究人员认为他们从中学到了一切,或者向相关机构申请异构研究的门槛太高。无论出于何种原因,实验中止。直到干细胞生物学家欧文·韦斯曼 (Irving Weissman) 才重新启动了异质性研究。
追根溯源
1955 年,在蒙大拿州大急流城小镇一家医院的病理学家的指导下,16 岁的魏斯曼学会了连接老鼠。他回忆起在共生小鼠的血液中添加荧光示踪剂,并观察它在两只动物之间来回移动。 “这真的很棒,”韦斯曼说。
在接下来的30年里,他继续用天然共生动物石狮虎牙来研究干细胞和再生。 1999 年,当 Wagers 一家在斯坦福大学 Weissman 实验室担任博士后时,她提议研究造血干细胞的运动和命运。 Weissman 提议使用共生小鼠并使用荧光标记跟踪其中一只小鼠的细胞。 Bet 实验很快导致了关于造血干细胞特征和迁移的两个发现。同时,这也启发了她在斯坦福大学的朋友。
2002 年,Rand 的实验室博士后 Irina Conboy 在期刊俱乐部会议上介绍了 Wagers 的论文。当时,伊琳娜的丈夫,同一实验室的博士后迈克尔康博伊,在会议室后面昏昏欲睡。说到把老鼠凑在一起,他就醒了。 “多年来我们一直在谈论的是,衰老似乎与身体中的每个细胞有关,所有组织似乎都在迅速衰退,”迈克尔说。然而,他们想不出一个现实的实验来研究调节身体衰老的因素。
“嘿,等等,这些组织共享血液,”迈克尔说。这回答了他们多年来一直在问的问题。说完,他急忙走到伊琳娜和兰德身边。但在迈克尔想出这个主意之前,兰德说,“让我们一起做吧。”
他们与负责对中年幼小共生小鼠进行缝合手术实验的 Wagers 合作,向 Michael 传授这项技术。五周后,年轻的血液修复了老老鼠的肌肉和肝细胞,主要是通过触发老化的干细胞再次开始分裂。
团队还发现,年轻的血液会加速老年小鼠脑细胞的生长,但在2005年的一篇解释相关结果的论文中并未提及这项研究。总之,研究结果表明,血液中含有多种难以捉摸的因素,可以调节各种组织的衰老节律。
2008 年,在加州大学伯克利分校工作的 Irina 和 Michael 致力于肌肉再生、激活促进细胞分裂的otch 信号通路或灭活干扰细胞分裂的转化生长因子-β。 .. 2014 年,他们发现了催产素,这是一种在血液中循环的抗衰老因子。它是一种已知参与分娩的激素,用作粘合剂,并被美国食品和药物管理局批准用于引产。无论是男性还是女性,催产素水平都会随着年龄的增长而降低。当注射到老年小鼠体内时,激素会通过激活肌肉干细胞迅速恢复肌肉活力。
Wagers 在哈佛大学进行抗衰老研究,并于 2004 年成立了自己的研究所。她聘请专家研究不同的器官系统,以帮助研究年轻血液对不同器官系统的抗衰老作用。在同事的帮助下,Wagers 开始筛选富含年轻血液而不富含老年血液的蛋白质。其中一个跳进了他们的眼睛:Growth Differentiation Factor-11 (GDF11)。瓦格斯等人。发现直接输入 GDF11 足以增加肌肉力量和活力,并逆转肌肉干细胞中的 DNA 损伤。
人体试验一定要谨慎
当然,长期激活干细胞(通常是年轻血液所做的)是否会导致细胞过度分裂,我有一个长期存在的问题。兰德说:“我怀疑再生旧动物细胞的长期治疗,无论是血浆还是药物,都会导致癌症的增加,”兰德说,尽管人们知道如何使细胞更年轻。他说有些事情是需要的。小心。
MichaelConboy 担心别的事情。他见过许多共生小鼠死于共生疾病。因此,在人类中试验异质共生技术时必须非常小心。 “我们密切关注定期向老年人体内注入大量血液和血浆的测试。”
对此,加州初创公司 Alkahest 的 CEO Karolyikolich 表示: 声明如下。他理解这些安全考虑,但同时强调,迄今为止,已经在人体上安全地进行了数百万次血液和血浆输注。 Alkahest 进行的初步研究预计将于今年年底完成。该公司计划开始一项更详细的研究,以测试年轻血浆在治疗各种类型的痴呆症和与年龄相关的疾病中的作用。
鉴于抗衰老领域的希望不断破灭,所有关于年轻血液的警告都是合理的。在过去的二十年里,研究人员发现了饮食热量限制、葡萄皮中的化学物质(白藜芦醇、保护染色体完整性的端粒酶)以及延长大鼠寿命的免疫抑制药物(雷帕霉素和干细胞)等,我们有证实了许多治疗方法的抗衰老特性。随着人类年龄的增长,这个数字会减少。
然而,只有两种方法,卡路里限制和雷帕霉素,已被证明可以延迟或逆转衰老对许多不同哺乳动物组织的影响,这两种方法都已转化为抗衰老疗法。前者在灵长类动物中产生了相互矛盾的结果,而后者具有毒副作用。
相比之下,年轻的血液似乎能够逆转衰老的影响,对人体的安全考虑可能很少。同时,迄今为止,许多实验室进行的非均匀共生老化研究也证实了相关结果。然而,科学家和伦理学家仍然担心,在治疗安全性和有效性的证据出现之前,除了批准的临床试验外,还会进行人体试验。专家警告说,未经许可的干细胞移植将成为一个新行业,为年轻人提供无限制的输血服务。
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