堿基周報(第 005 期):人類壽命的極限

記錄每周值得分享的生命科學(xué)和生物信息學(xué)進(jìn)展內(nèi)容,周日發(fā)布。


封面圖源:pexels.com

本周話題:人類壽命的極限

上世紀(jì)60年代,美國加利福尼亞大學(xué)的老年學(xué)專家萊納德·海弗里克用人類表皮細(xì)胞作為實驗對象,發(fā)現(xiàn)人類表皮細(xì)胞自然分裂大約在50次后就會停止分裂。這個試驗證明了人類的細(xì)胞分裂次數(shù)是有上限的,也就是著名的“海弗里克上限”。

在正常人類細(xì)胞中,染色體末端的端粒DNA序列會隨細(xì)胞分裂而不斷縮短(癌細(xì)胞是個例外,它的端粒酶活性高,能夠修復(fù)端粒)。當(dāng)端??s短到一個極限后,細(xì)胞就會停止分裂,人體走向衰老?;诖?,通過分析計算人體細(xì)胞分裂周期以及細(xì)胞分裂的上限,就可以推斷出人類的極限壽命在120歲左右。

2021年5月25日,新加坡 Gero PTE 公司和俄羅斯、美國等研究機構(gòu)組成的國際研究團(tuán)隊在 Nature Communications 期刊發(fā)表了題為:Longitudinal analysis of blood markers reveals progressive loss of resilience and predicts human lifespan limit的研究論文。

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這個研究利用英國生物樣本庫(UKBiobank)以及其國家營養(yǎng)和健康調(diào)查(National Health and Nutrition Examination Survey)所獲得的縱向人類血液細(xì)胞計數(shù)數(shù)據(jù),提出了一個新的方法,定義并計算了一個描述生物學(xué)年齡的單一變量,稱之為動態(tài)生物體狀態(tài)指標(biāo)(DOSI)。

DOSI沿著單個衰老軌跡捕獲生物體狀態(tài)的動力學(xué)與在緩慢衰老的隨機漂移過程的動力學(xué)是一致的。而且,DOSI變異性的增加會隨年齡的增長近似呈線性,如下圖所示是量化描述機體衰老和修復(fù)喪失過程的示意圖。

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壽命極限是生物體的一種內(nèi)在的生物特性,它獨立于壓力因素,最終基于DOSI計算出人類壽命存在一個基本而絕對的限制——人類最大壽命約為120-150年。

https://mp.weixin.qq.com/s/3JRXigirEnbc5qELVIxsFg

這項研究的一個大意義是實現(xiàn)了對人類衰老程度的量化計算。一旦可以量化了,就有被管理好的可能。

文章和資訊

1、雄鼠懷孕,產(chǎn)崽10只

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這個成果很厲害,但還也僅是一個探索的開始,要實現(xiàn)完全的雄性懷孕還比較遠(yuǎn)。

這項研究是海軍軍醫(yī)大學(xué)的科學(xué)家實現(xiàn)的,目前還沒正式發(fā)表,只是在 bioRxiv 預(yù)發(fā)表了。

他們的做法是將一只雌性大鼠和一只雄性大鼠背靠背連接在一起,形成一個“連體兒”,使它們能夠共享血液。然后將另一只雌性大鼠的子宮移植到連體雄性大鼠體內(nèi)。然后將發(fā)育初始胚胎植入到雄性子宮內(nèi),以及與雄性相連的雌性大鼠的原生子宮。

而之所以將兩只老鼠變成連體兒,是為了讓雄性大鼠體內(nèi)的胚胎也可以在共享的“妊娠血液”下發(fā)育。

經(jīng)過21.5天的妊娠期后,研究人員發(fā)現(xiàn),雌性大鼠的子宮中有169個胚胎發(fā)育正常,而雄性大鼠的子宮中只有27個胚胎發(fā)育正常。最后,雄性大鼠通過剖腹產(chǎn),成功產(chǎn)下10只發(fā)育良好的幼鼠。

https://new.qq.com/omn/20210619/20210619A0349N00.html https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.06.09.447686v2

2、科學(xué)家完成了迄今最完整的人類基因組測序

"Completing the human genome: Researchers have been filling in incomplete sequenced parts of the human reference genome for 20 years, and have now almost finished it, with 3.05 billion DNA base pairs." A graphic where the x axis is years from 2000 to 2021 and the y axis is base pairs in billions. The scatter plot shows a steep increase from 2000 to 2004, then a steady increase up to today. Source line reads: "0.3% of sequence might still have errors. Includes X but not Y chromosome. Count excludes mitochondrial DNA. Source: Human Genome Project"

人類基因組計劃完成20年之后,研究人員通過結(jié)合三代測序技術(shù)對 CHM13 (葡萄胎細(xì)胞系)樣本實現(xiàn)了染色體從端粒到端粒(T2T)的完整測序和組裝,新成果增加了 200Mbp 此前未測得的DNA序列,人類基因組延長至3.05Gbp,這是目前最完整的人類基因組序列了,并從中鑒定出115個新的編碼基因。但要注意的是,預(yù)計目前的結(jié)果中可能還有約 0.3% 的序列錯誤,而且 Y 染色體 T2T 的組裝還沒搞定。

https://www.nature.com/articles/d41586-021-01506-w?utm_source=twt_nat&utm_medium=social&utm_campaign=nature

3、睪丸是與大腦最相似的人體器官,它們共享10000多種蛋白質(zhì)

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有人說,男人是靠“下半身思考的動物”,似乎還真有點道理。今年6月2日發(fā)表在Open biology上的一篇研究論文在對比了 33 種人體組織中的蛋白,包括:心臟、腸道、子宮頸、卵巢和胎盤等之后發(fā)現(xiàn)睪丸和大腦中相同的蛋白竟然高達(dá) 13,442 種!與其他身體組織相比,大腦和睪丸中共同的蛋白質(zhì)數(shù)量最多。

睪丸和大腦看起來似乎完全不具備任何可比性,但就這個結(jié)果,研究人員還是找到了一些解釋。

首先,大腦和睪丸都是對能量需求很高的器官,一個負(fù)責(zé)思考,另一個需要每天產(chǎn)生數(shù)百萬個精子,所以兩種器官當(dāng)中都存在專門發(fā)揮支持作用的細(xì)胞,確保充足的能量供應(yīng)。

其次,神經(jīng)元和精子之間還有一個相似之處,就是它們需要頻繁將自身的物質(zhì)釋放到外界環(huán)境中,這一過程被稱為胞吐作用(exocytosis)。神經(jīng)元通過釋放神經(jīng)遞質(zhì),相互傳遞信號,樹突和軸突的生長也和胞吐作用有關(guān);而精子通過這一過程釋放對受孕發(fā)揮關(guān)鍵作用的物質(zhì),以及與卵子結(jié)合。

https://www.linkresearcher.com/theses/7fc38a60-8b6b-4faa-b3a9-27079d7cb9dc

4、全球首個能阻止阿爾茨海默病進(jìn)展的藥物獲美國FDA加速審批上市

トピックス - 認(rèn)知癥予防財団

2021年6月7日,美國食品和藥物管理局(FDA),批準(zhǔn)了百健 (Biogen) β淀粉樣蛋白抗體Aduhelm(aducanumab)藥物的上市許可。Aduhelm是自2003年以來,美國FDA批準(zhǔn)的首個治療阿爾茨海默氏癥(AD)的新藥。

但是,這個藥物的獲批本應(yīng)是一個好事,但卻也有一些專家對此作了強烈的反對。

https://mp.weixin.qq.com/s/jIBiQFjPnfRAQRBwiMzCeA

5、不顧專家反對!FDA批準(zhǔn)阿爾茨海默癥新藥上市

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2021年6月7日,美國食品和藥物管理局(FDA)不顧專家小組的強烈反對,批準(zhǔn)了百健 (Biogen) β淀粉樣蛋白抗體Aduhelm(aducanumab)藥物的上市許可。

https://mp.weixin.qq.com/s/XCYEDtsEk_sZr1pdEtRYaA

4和5這兩個信息同時發(fā)生了,要結(jié)合起來一起看。

Aduhelm的上市之路也是一波三折,其兩項關(guān)鍵性臨床試驗曾遭質(zhì)疑,β-淀粉樣蛋白抗體機制也飽受爭議。2019年3月,這個藥的三期臨床試驗中發(fā)現(xiàn)這款藥物對阿爾茨海默病引起的認(rèn)知功能損傷沒有改善作用,很可能無法達(dá)到主要療效終點,因此宣布終止 aducanumab 代號為 ENGAGE 和 EMERGE 的兩項全球III期臨床試驗。

在評估Aduhelm有效性的臨床研究中,伴隨著增加用藥劑量和延長作用時間,結(jié)果顯示一組試驗組確實出現(xiàn)了β蛋白斑塊的減少情況,然而另一組β蛋白斑塊并沒有減少。這也是引起該藥存有爭議的原因。甚至有醫(yī)生說即使批準(zhǔn)上市,也不會給患者使用。

之所以出現(xiàn)這樣的情況,一個很重要的原因是阿爾茨海默病的發(fā)病原因和機制至今尚未明確,目前藥物研發(fā)都是基于各種假說理論,包括大腦β-淀粉樣蛋白(Aβ)沉積、神經(jīng)纖維纏結(jié)、神經(jīng)炎癥、顱腦外傷等等。百健的Aduhelm就是基于β-淀粉樣蛋白假說而開發(fā)研制的一種單克隆抗體藥物。

但問題是解決了β-淀粉樣蛋白的沉積就能治愈阿爾茨海默病嗎?基于患者腦部β-淀粉樣蛋白沉積的現(xiàn)象,研究者展開了大量研究,試圖尋找治療阿爾茨海默病的特效藥物。然而,這些研究療法雖然能夠成功降低Aβ水平或者消除大腦中β-淀粉樣蛋白的沉積,但是對患者的認(rèn)知能力的衰退卻沒有幫助,所以讓 β-淀粉樣蛋白假說備受質(zhì)疑。

但 Aducanumab 在臨床上還是取得了一些積極的成果,也許或多或少對于深受阿茲海默疾病所困的患者和家庭來說都有些積極意義吧。

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