长和生物诱导多能干细胞的抗衰老之路

衰老是一种自然规律，是生物随着时间的推移，自发的必然过程，它是复杂的自然现象，表现为结构的退行性性变和机能的衰退，适应性和抵抗力减退。衰老不是一种疾病，我们不可能将其作为疾病治疗，衰老是正常的生理现象，是人生必须经历的过程，这是长期以来国内外广大科学研究者经过大量研究打出的科学结论。虽然衰老不是一种疾病，但是衰老是老年病的百病之源，该论断的科学性倍越来越多的国内外研究数据所证实，清楚衰老的细胞，能明显减少老年病，从而提高老年人的生活质量，从细胞水平上实现了抗衰老的梦想，该研究也越来越的到各国科学家的重视。

衰老的机制有哪些呢？

关于衰老的机制各学派都有自己的说法：

一、分子机理之差错学派认为细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复，使“差错”积累，导致细胞衰老。

二、代谢废物积累学说认为细胞代谢产物积累至一定量后会危害细胞，引起衰老，哺乳动物脂褐质的沉积是一个典型的例子，脂褐质是一些长寿命的蛋白质和DNA、脂类共价缩合形成的巨交联物，次级溶酶体是形成脂褐质的场所，由于脂褐质结构致密，不能被彻底水解，又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增多，阻碍细胞的物质交流和信号传递。最后导致细胞衰老。

三、大分子交联学说认为过量的大分子交联是衰老的一个主要因素，如DNA交联和胶原胶联均可损害其功能，引起衰老。

四、自由基学说认为是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物系统。其种类多、数量大，是活性极高的过渡态中间产物。如O2ˉ··、OH·和各类活性氧中间产物（reactiveoxygenmetaboliteROM），正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统。

自由基的化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质，造成损伤，蛋白质的变性而失活，膜脂中不饱和脂肪酸的氧化而流动性降低。大量实验证明实，超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。

五、体细胞突变学说，认为诱发和自发突变积累和功能基因的丧失，减少了功能性蛋白的合成，导致细胞的衰老和死亡。

六、DNA损伤修复学说认为外源的理化因子，内源的自由基本均可导致DNA的损伤。正常机体内存在DNA的修复机制，可使损伤的DNA得到修复，但是随着年龄的增加，这种修复能力下降，导致DNA的错误累积，最终细胞衰老死亡。

七、端粒学说染色体两端有端粒，细胞分裂次数多，端粒向内延伸，正常DNA受损。

八、细胞有限分裂学说，正常的动物细胞无论是在体内生长还是在体外培养，其分裂次数总存在一个“极极值”。此值被称为“Hayflick”极限，亦称最大分裂次数。

九、重复基因失活学说，真核生物基因组DNA重复序列不仅增加基因信息量，而且也是使基因信息免遭机遇性分子损害的一种方式。主要基因的选择性重复是基因组的保护性机制，也可能是决定细胞衰老速度的一个因素，重复基因的一个拷贝受损或选择关闭后，其它拷贝被激活，直到最后一份拷贝用完，细胞因缺少某种重要产物而衰亡。实验证明小鼠肝细胞重复基因的转录灵敏度随年龄而逐渐降低。哺乳动物rRNA基因数随年龄而减少。

十、衰老基因学说，统计学资料表明，子女的寿命与双亲的寿命有关，各种动物都有相当恒定的平均寿命和最高寿命。

由衰老的机制可以看出，衰老是在机体在分子学或细胞学基础上出现的改变，所以抗衰老的研究要在分子学或细胞学基础上进行突破和研究。

诱导多能干细胞抗衰老

衰老的主要特征是细胞水平上生物完整性的累计性损失，这种累积性损失反过来会影响机体的生理功能，最终增加易损性死亡。衰老过程的主要生物标志有：1、参与组织再生的干细胞耗损导致的组织再生能力下降；2、细胞衰老，并伴随有表型变化。因此，对抗衰老相关疾病的研究已经聚焦在“重组”再生疗法方面，比如：以诱导多能干细胞为基础的治疗或者针对细胞衰老途径的治疗。再生医学的未来应该将重点放在衰老相关的条件下，肌少症是一种肌肉数量和功能大量丧失的疾病，这种疾病的主要分布人群为60–70岁的人群有13%，80岁以上的人群占到50%，肌少症在各个方面都与脆弱综合整密切相关，包括：跌倒、疾病、依赖、住院治疗和死亡率。本文主旨在介绍最新的一种有潜能的疗法iPSCs，实现再生医学和抗衰老目的。

iPSCs

诱导多能干细胞最初是日本科学家山中伸弥于年利用病毒载体将四个转录因子（Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞和胚胎APSC多能细胞的一种细胞类型。胚胎干细胞的应用在再生医学上一直受到各种阻滞，包括：来源困难、免疫排斥反应、胚胎干细胞具有成瘤性和最受争议的伦理学问题。

与此比较起来，iPSCs具有主要的优势，包括：来源方便，制备iPSCs的细胞可以来源于患者本人，自我更新能力和特定方向的分化能力，iPSCs技术不适用胚胎细胞或卵细胞，没有伦理学的问题。在这种情况下，iPSCs可以通过各种不同的方法被应用于再生医学领域，包括：自体治疗，在iPSCs内精确的位置编辑基因DNA技术（CRISPR/CAS9系统）或者是通过药物库的药理筛选进行的“钓鱼”技术。

体内编程的必要性

IPSCs应用的主要问题是它们的运行路线和组织注射后的稳定性。体内编程可以避免细胞移植并且在组织修复的位置提供特异的iPSCs。年Abad等人通过药物诱导经过上述四种小鼠重编程因子的多顺反子盒子生产了一种重编程的转基因小鼠。该结果显示，在体内重编程是可行的并且能被赋予胚胎干细胞和标准重编程的iPSCs所没有的全能性特征。但是，iPSCs细胞移植治疗技术仍然亟待改进，因为体内重编程仍然有未解决的问题，首先，致畸胎瘤的未分化细胞的最小数量必须在自体移植动物模型内进行仔细的分析，细胞移植到患者体内分化为特定的细胞系和产生肿瘤后，残存的未分化细胞仍然存在。其次，因为iPSCs衍生物导致的肿瘤的产生，非完整性的重编程技术需要在iPSCs应用之前需要被评估。更多的研究需要被评估体内iPSCs作为细胞治疗的真正潜能，在这方面，一些研究已经报道体外的不完全重编程会触发一种具有优越性能的未分化状态。因此，体内山中伸弥因子的部分或瞬时刺激可能是一种需要进一步审查的引人注目的方法。

重编程衰老细胞—返老还童的可能

以iPSCs为基础的治疗，在即将到来的抗衰老药方面是一种新型的有前景的工具。有几项研究（尤其在小鼠模型）已经显示了在重编程功效中年龄依赖的下降，其他的研究也已经从老龄化人群中得到质量优良的iPSCs细胞系，这些老人中包括百岁老人。重编程已经在扭转与衰老相关的细胞和分子特征方面显示了明显的能力，并且表明了许多年龄相关的特征在细胞水平上发生了可逆性的改变。例如，有证据证明，来源于百岁老人捐赠者的iPSCs的应用在端粒长度和线粒体功能的增加和衰老标志消失方面产生效果，证实在重编程过程中出现细胞的返老还童。

最新发现：针对细胞衰老的途径

年Sousa-victor等人最近发现，在老年小鼠，由于pNK4a的异常卫星细胞失去它的静止状态，而该分子的抑制能恢复肌肉的再生能力。因此我们假设p16INK4a通路调制可能成为潜在抗衰老相关疾病如肌肉减少症的新靶点。细胞衰老也发生在年轻患者的表型性状上，指示了老龄化的加速。在这种情况下，一个重要的问题是如何锚定细胞衰老相关的分子途径，提高重新编程效率。

西班牙科学家在研究中发现NF-kB激活能够阻断衰老体细胞向iPSC形成的过程，并且在体细胞发生重编程产生多能性的过程中，NF-kB也会受到抑制。与此相反，衰老相关的NF-kB高度激活会通过诱导重编程抑制因子DOT1L增强衰老信号，下调多能性基因，对iPSC的形成造成损伤。

随后，研究人员利用基因和药物的方法对NF-kB进行了抑制，结果发现能够显著增加来源自早年衰老综合症和正常衰老个体的成纤维细胞形成iPSC的重编程效率。除此之外，研究人员还在早老症小鼠模型体内抑制了DOT1L的表达，小鼠的寿命得到延长同时消除了其加速衰老的症状。

研究证明了DOT1L抑制体内延长寿命，可改善小鼠加速老化的过程，这为早衰疾病和衰老过程的研究提供了重要理论信息。

IPSCs对抗肌肉减少症

衰老的一个主要问题是肌肉减少，而肌肉减少症是一种年龄相关的肌肉数量损失症状，该症状不可避免地发生在几乎所有的哺乳动物晚期的功能障碍。据报道，11–50%的80岁以上的人患有肌肉减少症。除了影响独立生活外，肌肉减少症会增加跌倒、残疾、依赖、住院，甚至死亡的风险，最终构成一个重要的社会和经济负担。不幸的是，目前的抗肌肉减少症的药物方法会产生严重的副作用。然而，肌肉的大数量和均质结构使其成为iPSCs治疗的合适目标。骨骼肌组织主要是由有丝分裂后的细胞构成的。因此，卫星细胞是这种组织中唯一能够增殖和修复肌肉损伤的细胞，然而，它们的数量和功能随着年龄的增加而下降。因此，人类iPSCs向更有活力的卫星细胞分化可能作为自体治疗肌肉减少症的手段。

没有药物被证明对抗衰老本身和其临床表现有作用（包括肌虚弱）。因此，越来越多的世界性公共卫生问题是人口老龄化的管理。就这一点而言，iPSCs细胞疗法是再生医学和抗衰老目的的重要手段。

然而，在iPSCs在应用于临床前一些因素必须予以考虑，。iPSCs临床级别的分离有非常苛刻的质量控制，以避免可能的毒副影响。这也是建立该疗法是应自体还是异体的重要性。虽然自体治疗可能是最好的选择，但是排除肿瘤形成增加的风险需进行长期的实验研究。第一例用于临床试验的iPSCs自体治疗是在日本，年3月被暂停。研究者治疗的是一个具有黄斑变性的病人。该患者没有出现严重的副作用，但是研究者决定停止实验。最主要的原因是在培养过程中iPSCs突变率高，表观基因和染色体变化频率高。考虑到日本对再生医学的新规定，实验者对实验方案进行了修订。对于未来的异体试验，储存的已被确认基因组稳定的细胞会被试验。因此，同种异体治疗可能会开启特征良好的细胞银行，从而使细胞移植治疗更实惠，可控制和工业化。另一方面，在探索再生组织的产生（尤其是骨骼肌）方面，体内重编程可能代表了一种新的有前途的技术，这不仅能实现提高人类寿命的目标，还能实现老年人生活的独立性，减轻社会负担和经济负担。