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Oct. 29 2024

永遠是「四歲」的墨西哥鈍口螈,能幫助人類延長壽命嗎?

  • 易於人工繁殖的墨西哥鈍口螈,成為了研究衰老與再生醫學的熱門材料。 PHOTOGRAPH BY IVA DIMOVA, ISTOCK / GETTY IMAGES PLUS

    易於人工繁殖的墨西哥鈍口螈,成為了研究衰老與再生醫學的熱門材料。 PHOTOGRAPH BY IVA DIMOVA, ISTOCK / GETTY IMAGES PLUS

  • 科學家正在墨西哥城國立理工學院高等研究中心研究墨西哥鈍口螈的X光片。PHOTOGRAPH BY ALEJANDRO PRIETO, NATURE PICTURE LIBRARY

    科學家正在墨西哥城國立理工學院高等研究中心研究墨西哥鈍口螈的X光片。PHOTOGRAPH BY ALEJANDRO PRIETO, NATURE PICTURE LIBRARY

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這些擁有羽毛般外鰓的可愛兩生類不只能永保青春,還能再生斷去的四肢,研究牠們或許能成為人類找出抗老療法的下一步。

易於人工繁殖的墨西哥鈍口螈,成為了研究衰老與再生醫學的熱門材料。 PHOTOGRAPH BY IVA DIMOVA, ISTOCK / GETTY IMAGES PLUS

易於人工繁殖的墨西哥鈍口螈,成為了研究衰老與再生醫學的熱門材料。 PHOTOGRAPH BY IVA DIMOVA, ISTOCK / GETTY IMAGES PLUS

沒有人可以永保青春,但是在時下流行中以微笑和可愛著稱的墨西哥鈍口螈(axolotl),似乎在某種程度上脫離了這個宿命。

墨西哥鈍口螈一輩子都會維持幼年的樣貌,就算來到了成年階段,外觀仍像是個超巨型嬰兒,這種現象被稱為「幼態延續」(neoteny)。在野外極度瀕危的墨西哥鈍口螈不僅容貌常保青春(身上仍保有羽狀外鰓與背鰭),在長達21年的一生中幾乎不會經歷衰弱和疾病,連四肢、尾巴──甚至是器官損傷了也能再生。

有鑑於此,在追求「抗衰老能力」的研究圈子中,人工養殖的粉色墨西哥鈍口螈成為生物學家研究炙手可熱的對象。

如今,新研究再揭下了這些神秘生物一層面紗:墨西哥鈍口螈在四歲時停止老化的關鍵機制之一──表觀遺傳時鐘(epigenetic clock)。

表觀遺傳時鐘是利用壓力、飲食等生活事件,影響基因活化或抑制的程度來評估動物的年齡。舉例來說,倘若某隻動物經歷了大量創傷,那麼牠的生理年齡就可能遠大於實際年齡。

科學家正在墨西哥城國立理工學院高等研究中心研究墨西哥鈍口螈的X光片。PHOTOGRAPH BY ALEJANDRO PRIETO, NATURE PICTURE LIBRARY

科學家正在墨西哥城國立理工學院高等研究中心研究墨西哥鈍口螈的X光片。PHOTOGRAPH BY ALEJANDRO PRIETO, NATURE PICTURE LIBRARY

儘管目前尚未經過同行審查,但該篇發表在bioRxiv網路平臺上的研究表明,這項發現可能替人類在追求有效抗老療法(例如減少發炎)的漫漫長路上再下一城。隨著追求年輕的風潮愈來愈熱門,抗老市場目前估值已達400億美元,更預計在2032年將高達600億美元。

此外,對墨西哥鈍口螈基因的認識,甚至可能促進再生細胞、肌肉,甚至四肢等的藥物研發。

「這是老化與再生領域的一大突破。」並未參與此次研究的緬因州MDI生物實驗室(MDI Biological Laboratory)的免疫學家詹姆斯・戈德溫(James Godwin)說。

「如果能理解這些機制,就會有許多機會能改善人類健康。

表觀遺傳時鐘

該研究的共同作者,同時也是加州阿圖斯實驗室公司(Altos Labs)的遺傳學家史蒂夫・霍瓦斯(Steve Horvath)是「DNA甲基化」的專家。DNA甲基化是表觀遺傳學中的重要過程,指的是當人體在DNA上添加或移除化學物質時,基因活化或抑制的情況。

在2013年,霍瓦斯藉由觀察組織中化學標記的模式,並將其與年齡間的關係連結起來,建立了一種能穩定預測某人壽命的演算法,稱為「表觀遺傳時鐘」。

為了了解墨西哥鈍口螈與人類的差異,霍瓦斯與長年研究墨西哥鈍口螈的德國德勒斯登工業大學生物學家馬克西米娜・芸(Maximina Yun)合作,創立了第一個墨西哥鈍口螈的表觀遺傳時鐘。

在芸的實驗室中,研究團隊研究了180隻年齡從四週到21歲不等的墨西哥鈍口螈。結果科學家們驚訝的發現,他們譜出的表觀遺傳時鐘,似乎只有在墨西哥鈍口螈四歲之前才可靠;而在四歲之後,墨西哥鈍口螈身上的化學標記就保持不變,似乎進入了停止成長的狀態。

「這太讓人意外了,我幾乎不敢相信。」霍瓦斯說:「從表觀遺傳的變化來看,墨西哥鈍口螈似乎從四歲起停止老化,實在是太讓我著迷了。」

重獲青春

接著,研究團隊建立了一個能同時適用於人類與墨西哥鈍口螈的「雙表觀遺傳時鐘」,透過追蹤DNA甲基化的情況,來計算兩個物種的老化程度。

「我們別開生面,開發了一個能同時適用於人類與墨西哥鈍口螈的時鐘。」霍瓦斯解釋說。

根據雙時鐘所示,雖然墨西哥鈍口螈與人類的老化方式相似,但這些兩生動物能神秘地停止老化過程。

研究團隊表示關鍵可能在於「再生」──墨西哥鈍口螈的再生能力,似乎與牠們的停止老化現象存在某種關聯。

另一項DNA顯示,墨西哥鈍口螈再生的四肢比起其餘身體要年輕的多。也就是說,新生的組織實際上回到了更早的發育階段。

「我們認為這可能與某種表觀遺傳的回春形式有關,」芸說:「但還需要更進一步的研究。」

對人類健康的潛力

這項研究可能替再生醫學帶來新的突破。胚胎時期的哺乳動物能在受傷後再生新的組織,而不是用疤痕來修復傷口;但這項能力會隨著年齡增長逐漸消失。

相較之下,墨西哥鈍口螈一輩子都能夠再生失去的組織。如果科學家能夠破解這個機制,將大大改善傷口癒合、四肢再生,以及截肢後的康復情況。

「釐清墨西哥鈍口螈在四歲時停止衰老的生理過程,對人們復刻其再生能力非常重要。」未參與此次研究的杜克大學醫學院骨科暨病理學教授維吉尼亞・拜爾斯・克勞斯(Virginia Byers Kraus)說。

除此之外,隨著年齡漸增,我們停止分裂但仍留在體內的老化細胞(也叫「殭屍細胞(zombie cells)」),有可能引起發炎,繼而成為癌症及其他與年齡相關疾病的潛在風險因素。

不過,墨西哥鈍口螈身上幾乎沒有這些殭屍細胞,這或許也跟牠們的再生能力有關。雖然可能還需要耗時多年,但研究墨西哥鈍口螈如何「停止」發育進程,或許能幫助科學家發現更有效的人類抗老療法。

整體來說,這項研究「給了我們希望。如果我們能夠弄懂墨西哥鈍口螈是怎麼『暫停時間』的,」芸表示:「或許也能在其他生物身上重現這個能力。」

 

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