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諾獎得主:細胞的科學(xué)永遠不會變老

諾獎得主:細胞的科學(xué)永遠不會變老

諾獎得主:細胞的科學(xué)永遠不會變老

詳情


編輯:南宮明月

來源:干細胞者說

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越是在長期壓力之下,你的端粒就會越短,意味著,你越可能很早就罹患疾病,也可能最終會比較早死。

演講人為伊麗莎白·布萊克本(Elizabeth H.Blackburn),美國加利福尼亞舊金山大學(xué)教授,2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者,憑借“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護染色體的”這一成果,揭開了人類衰老和罹患癌癥等嚴重疾病的奧秘。 

演講內(nèi)容:

我研究死亡是從何開始的?對我來說,它開始于這個小家伙。這可愛的有機體,我認為它很可愛,它叫做四膜蟲,是種單細胞生物。它也就是池塘浮渣。是的,我的職業(yè)生涯始于池塘浮渣。

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我成為科學(xué)家并不讓人意外。我在離這里很遠的地方長大,我小時候非常有好奇心,對所有的生物都好奇。我以前會撿起有致命劇毒會螫人的水母,然后對它們唱歌。所以,開始我的職業(yè)生涯時,我非常好奇,想解開最根本的謎題,想知道構(gòu)成生命的基礎(chǔ)積木是什么,很幸運,我所在的社會很重視好奇心

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對我而言,研究四膜蟲這池塘浮渣小生物是解開我最好奇的根本謎題的好方式:細胞內(nèi)大量的DNA,也就是所謂的染色體。因為我對染色體的末端很好奇,也就是所謂的端粒。當(dāng)我開始探索,我們只知道:端粒協(xié)助保護染色體的末端。細胞分裂時,這點很重要。它相當(dāng)重要,但我想要了解端粒是由什么組成的,為這個目的,我需要很多端粒。剛好這個可愛的小四膜蟲有很多短線性的染色體。大約兩萬個,所以會有很多端粒。我發(fā)現(xiàn):端粒包括位在染色體最末端未編碼的特殊DNA區(qū)段


但,有一個問題。生命是從單細胞開始的。一個會變成兩個,兩個變成四個,四個變成八個,一路這樣下去,形成了二十萬兆個細胞,組成了成人的身體。有些細胞需要分裂數(shù)千次。

事實上,即使我站在各位面前,我整個身體的細胞正瘋狂地補充,讓我能夠持續(xù)站在你們面前。每當(dāng)一個細胞分裂,它所有的DNA都會被復(fù)制,那些染色體中所有編碼的DNA,因為那帶有極重要的運作指示,讓我們的細胞能處于良好的工作狀態(tài),這么一來我的心臟細胞才能保持穩(wěn)定的心跳,我向各位保證,它們現(xiàn)在并沒做到,而我的免疫細胞,能擊退細菌和病毒,我們的頭腦細胞能儲存我們初吻的記憶,并在整個人生中持續(xù)學(xué)習(xí)。
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但復(fù)制DNA的方式有個小毛病,僅是生命的事實之一。每當(dāng)細胞分裂伴隨著DNA被復(fù)制,某些末端DNA會磨損縮短。可以用這方式來想:就像你的鞋帶末端的保護套。它們能讓鞋帶或染色體不會被磨損,當(dāng)尖端變得太短時,它就會脫落,而那被磨損掉的端粒就會發(fā)送一個訊號給細胞——“這DNA不再受到保護”。它發(fā)出訊號,是死亡的時候了。所以,故事結(jié)束


抱歉,沒那么快。故事不可能這樣結(jié)束,因為生命還沒從地球表面上消逝。所以我很好奇:如果這種損耗是無可避免的,大自然到底要如何確保我們能保持不讓染色體受損?

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還記得那池塘浮渣小生物四膜蟲嗎?最瘋狂的是,四膜蟲細胞從來不會變老或死亡。他們的端粒并不會隨時間而變短。有時甚至還會變長。還有某樣?xùn)|西在運作,相信我,那某樣?xùn)|西并不在任何教科書中。所以,我和杰出學(xué)生Carol Greider在實驗室中合作──Carol和我共享這項研究贏得的諾貝爾獎──我們開始進行實驗,我們發(fā)現(xiàn)細胞的確有其他的東西。是先前意想不到的酶,能補充端粒,讓端粒更長,我們將它命名為“端粒酶”。當(dāng)我們移除池塘浮渣的端粒酶后,他們的端粒就會耗盡而死亡。所以要歸功于豐富的端粒酶,我們的池塘浮渣才能永生不老。

那是我們?nèi)祟惸軓某靥粮≡砩系玫降囊粋€非常有希望的訊息,因為結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著我們?nèi)祟惸昙o增長,我們的端粒確實會變短,很驚人的是,那縮短現(xiàn)象讓我們變老。一般來說,你的端粒越長,你的狀況就會越好。端粒過度減短的現(xiàn)象導(dǎo)致我們會感到和看到老化的特征。我的皮膚細胞開始死亡,我就會開始看到線條、皺紋。頭發(fā)色素細胞死亡,你就會開始看到白發(fā)。免疫細胞死亡,你被攻擊的風(fēng)險就會提升。事實上,過去二十年所累積的研究清楚地指出,端粒損耗可能造成罹患心血管疾病、阿茲海默病、某些癌癥,以及糖尿病等許多致死疾病的風(fēng)險。

所以我們得要想想這一點。發(fā)生了什么事?這種損耗,我們看起來且感覺起來變老了。我們的端粒在損耗之戰(zhàn)中敗退得很快。至于覺得年輕時間比較長的人,結(jié)果發(fā)現(xiàn)是端粒能留比較久,比較長的時間,延長我們對于年輕的感覺,并減少我們隨著每個生日過去而最害怕的那些風(fēng)險。

好。似乎很簡單。如果我的端粒和我感到變老及實際變老是有關(guān)聯(lián)的,如果我能用端粒酶來復(fù)原端粒,那么若我想要反轉(zhuǎn)老化的征兆和癥狀,就是要找個地方買超大罐、A級、有機的端粒酶,對吧?好極了!問題解決。

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很抱歉,沒那么快。那為什么呢?因為人類遺傳學(xué)教導(dǎo)我們,談到我們的端粒酶時,我們?nèi)祟愂亲≡诘毒壣系摹:唵蝸碚f,是的,增加端粒酶的確可以減少一些疾病的風(fēng)險,但同時也會增加某些很糟糕的癌癥的風(fēng)險。所以,就算你能買到像好市多那樣超大罐的端粒酶,有許多網(wǎng)站在營銷這類可疑的產(chǎn)品,問題是你有可能增加罹患癌癥的風(fēng)險。我們不想要那樣。


別擔(dān)心,因為,雖然我覺得有點好笑,也許此刻很多人正想著,我寧可像池塘浮渣一樣。


關(guān)于端粒以及維護端粒的真相中,但我想先澄清一件事。重點并不是將人類壽命期間延長很多或是永生不死,重點是“健康期間”健康期間,指的是你人生中有多少年是沒有疾病、很健康、有生產(chǎn)力、能夠熱情享受人生的。疾病期間,指的就是你人生中有多長時間覺得自己老、病、和垂死。所以,真正的問題變成是,如果我無法狂飲端粒酶,我是否能控制端粒酶的長度,進而控制我的福祉、我的健康,而沒有癌癥風(fēng)險的壞處?可以嗎?


所以,那是2000年。多年來,我很快樂地、分分鐘鐘地持續(xù)仔細觀察著那些極微小的端粒,直到有一天,名叫Elissa Epel的心理學(xué)家走入了我的實驗室。Elissa的專長在于嚴重慢性心理壓力對于我們身、心健康的影響。她出現(xiàn)在我的實驗室,很諷刺的是從實驗室可以眺望停尸間的入口,而且──


她有個生死問題要問我。“有慢性壓力的人,他們的端粒會發(fā)生什么事?”她這樣問我。她一直在研究照護者,特別慢性病孩童的母親,可能是腸病,可能是自閉癥,任何你想得到的──這個族群很顯然處在巨大且長期的心理壓力之下。我不得不說,她的問題深深改變了我。


一直以來,我從小分子結(jié)構(gòu)的角度來思考端粒和控制端粒的基因。當(dāng)Elissa問我關(guān)于照護者的問題時,我突然從全新的角度去看端粒。我超越了基因和染色體,看到我們所研究的真實人類的生活。我自己也是個母親,在那一刻,我被這個影像震撼了:這些女子通??恳患褐φ疹櫤⒆?,有非常難處理的疾病的孩子,往往沒有幫手。這類女子,很顯而易見,經(jīng)常看起來是耗盡了精力的模樣。有沒有可能她們的端粒也被損耗掉了呢?

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我們共同的好奇心促使我們加倍努力。Elissa為我們的第一項研究選了一群照護母親,我們想要問:她們的端粒長度和她們照顧有慢性疾病孩童多少年有什么關(guān)聯(lián)?所以,經(jīng)過了四年,所有結(jié)果都出來的那一天,Elissa看著我們的第一張數(shù)據(jù)散布圖,真的是倒吸了一口氣,因為數(shù)據(jù)的確呈現(xiàn)出了模式,且正是我們最怕存在的斜線。就在那里,呈現(xiàn)在那一頁上。母親在照護情境中的時間越久、越多年,不論她幾歲,她的端粒都會比較短。而且,她若越是感受到她所處的情境有很大的壓力,她的端粒酶就會越少,她的端粒也就會越短。


所以我們發(fā)現(xiàn)了以前沒聽過的事:越是在長期壓力之下,端粒就會越短,意味著,你越可能很早就罹患疾病,也可能最終會比較早死。我們的發(fā)現(xiàn)意味著,人一生經(jīng)歷的事件、以及我們對這些事件的反應(yīng)方式,能夠改變你的端粒的維護狀況。所以端粒長度并不只是把年齡換算成年數(shù)。Elissa一開始到我實驗室問的問題,的確是個生死的問題。
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幸運的是,在那些數(shù)據(jù)中也藏有希望。我們注意到,有些母親雖然多年來都一直很細心照顧她們的孩子,卻仍然能維持著她們的端粒。仔細研究這些女性,發(fā)現(xiàn)她們對壓力的恢復(fù)力很強。她們能夠以某種方式,不一天到晚視她們所經(jīng)歷的情況為威脅,而視為是挑戰(zhàn),這就導(dǎo)出了對于我們所有人都非常重要的洞見:我們能夠控制我們老化的方式,且一路控制到我們的細胞。


我們一開始的好奇心變成是有感染力的。數(shù)以千計來自不同領(lǐng)域的科學(xué)家把他們的專長加到了端粒的研究當(dāng)中,大量的發(fā)現(xiàn)涌入。有超過一萬份科學(xué)論文,且還在增加中。所以,有許多研究很快就確認了我們最初的發(fā)現(xiàn),是的,長期壓力對于端粒有害。現(xiàn)在,許多研究指出,我們對于這種老化的過程所能掌控的程度,遠超過任何人過去的想象。


舉幾個例子:加州大學(xué)洛杉磯分校的一篇研究,對象是關(guān)于長期照顧失憶親戚的人,該研究探究了這些照護者的端粒維護能力,發(fā)現(xiàn)他們?nèi)绻B續(xù)兩個月每天進行某種形式的冥想,即使只有短短十二分鐘,也能改善這項能力。態(tài)度很重要。如果你是個習(xí)慣性負面思考的人,你通常遇到有壓力的情境時會產(chǎn)生威脅性的壓力反應(yīng)。意思是說,如果你的老板想見你,你自動會想:“我要被開除了?!蹦愕难軙湛s,你的壓力賀爾蒙皮質(zhì)醇會升高,且一直維持很高,隨著時間過去,一直持續(xù)很高的皮質(zhì)醇其實就會減弱你的端粒酶。這對你的端粒不好。


另一方面,如果你通常視很有壓力的事情為要對付的挑戰(zhàn),那么,血液就會流向你的心臟和大腦,你就會經(jīng)歷到短暫但讓人精力充沛的皮質(zhì)醇增強,你的端粒就會好好的。所以,這一切告訴我們什么?你的端粒好好的。你真的有力量可以改變你自己的端粒會發(fā)生什么事。

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但我們的好奇心變得越來越強烈,因為我們開始納悶,我們身外的因素如何呢?它們能否影響我們的端粒維護呢?要知道,我們?nèi)祟愂菢O為社交的動物。有沒有可能我們的端粒也很社交呢?而結(jié)果十分驚人。早至孩童時期,情緒忽視、接觸暴力、霸凌、及種族主義,都會影響你的端粒,且影響是長期的。你們能想象在戰(zhàn)區(qū)內(nèi)的孩子,壽命會受到什么樣的影響?無法信任鄰居的人,在鄰坊中沒有安全感的人,很一致地,都有比較短的端粒。所以你住哪里,對于端粒也很重要。反過來說,緊密連接的小區(qū)、長期的婚姻、甚至一生的友誼,都能改善端粒的維護。


所以,這一切告訴我們什么?它告訴我們,我有力量可以影響我自己的端粒,我也有力量可以影響你的端粒。端??茖W(xué)告訴我們,我們是多么緊密連接在一起。


但我仍然好奇。我確實納悶,我們所有人會留給下一代什么遺產(chǎn)?我們是否會投資給接下來的年輕男、女,透過顯微鏡盯著下一個小生物、下一坨池塘浮渣,對我們現(xiàn)今仍未知的問題感到好奇?那可能是個好問題,能夠影響全世界。也許你對你自己很好奇?,F(xiàn)在你知道如何保護你的端粒了,你是否會好奇,未來數(shù)十年你將會做些什么來維持好健康?現(xiàn)在你知道你能夠影響他人的端粒了,你是否會好奇,你將會如何造成不同?現(xiàn)在你知道好奇的力量可以改變世界了,你要如何確保世界會為了我們之后的世代而投資在好奇心上?


謝謝。

TED演講視頻原版獻上

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▲Elizabeth Blackburn博士

演講者:Elizabeth Blackburn

簡   介Elizabeth Blackburn是分子生物學(xué)家,是端粒和端粒酶研究領(lǐng)域的先驅(qū),并因在該領(lǐng)域的貢獻獲得2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。



文章來源

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/oXCxKpe6epbjht7aJfM_rg
[2]干細胞者說


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