裸鼹鼠长得不咋地,但它们的生物学特性使它们成为衰老研究中最迷人的动物之一。这些皱巴巴的小啮齿动物能活几十年,很少得癌症,而且似乎对许多随年龄增长而来的疾病有异常的保护。
罗切斯特大学的研究人员表明,其中一种生物学优势可以转移到另一种哺乳动物身上。通过转移与裸鼹鼠异常高水平的高分子量透明质酸(HMW-HA)相关的基因,研究团队改善了小鼠的健康状况,并适度延长了它们的寿命。这项研究于2023年发表在《自然》杂志上,表明至少一些在长寿动物中进化出的长寿特性可能可以超越其起源物种而适用。经过基因改造的小鼠寿命更健康,中位寿命比普通小鼠增加了约4.4%。
“我们的研究提供了一个原理证明,即长寿哺乳动物物种中进化出的独特长寿机制可以输出到其他哺乳动物身上,以改善它们的寿命,”罗切斯特大学的Doris Johns Cherry生物学与医学教授Vera Gorbunova说。Gorbunova与生物学教授Andrei Seluanov及其同事专注于一个有助于产生HMW-HA的基因。这种物质在裸鼹鼠体内含量丰富,并与它们对癌症、炎症和衰老相关衰退的显著抵抗力有关。
裸鼹鼠大约和小鼠一样大,但它们的寿命对啮齿动物来说是非凡的。它们可以活到41年,几乎是类似大小啮齿动物的十倍。它们的长寿并不是科学家研究它们的唯一原因。随着年龄增长,裸鼹鼠似乎避免了影响其他哺乳动物的许多疾病,包括神经退行性疾病、心血管疾病、关节炎和癌症。几十年来,Gorbunova、Seluanov和其他研究人员一直在研究这些动物如何保持如此强的抵抗力。一个主要线索是HMW-HA。裸鼹鼠体内的HMW-HA含量大约是小鼠和人类的十倍。在早期的工作中,研究人员发现,当从裸鼹鼠细胞中去除HMW-HA时,这些细胞更容易形成肿瘤。
为了验证这一想法,罗切斯特团队对小鼠进行了基因改造,使其携带裸鼹鼠版本的透明质酸合酶2基因。这个基因有助于制造产生HMW-HA的蛋白质。所有哺乳动物都有透明质酸合酶2的版本,但裸鼹鼠的版本似乎特别活跃。经过改造的小鼠在多个组织中透明质酸水平升高。它们还表现出对自发性肿瘤和化学诱导皮肤癌的更强保护。效果不仅限于抗癌。携带裸鼹鼠基因的小鼠整体更健康,比普通小鼠活得更长,衰老过程中多个组织的炎症减少,并且肠道健康更好。由于慢性炎症是衰老的主要生物学特征之一,减少炎症尤为重要。
中位寿命的增加约为4.4%,这并不算多。但更大的意义在于,一种哺乳动物的长寿机制成功转移到了另一种哺乳动物身上。“从发现裸鼹鼠中的HMW-HA到证明HMW-HA能改善小鼠健康,我们花了10年时间,”Gorbunova说。“我们的下一个目标是将这种益处转移到人类身上。”研究人员认为,实现这一目标可能有两种主要方法。一种是减缓体内HMW-HA的分解。另一种是增加其产生。“我们已经确定了减缓透明质酸降解的分子,并正在临床前试验中进行测试,”Seluanov说。“我们希望我们的发现将提供第一个,但不会是最后一个例子,说明来自长寿物种的长寿适应如何能够被调整以造福人类的长寿和健康。”
自2023年《自然》杂志发表以来,