我们的DNA保存着所有潜在激活或失活基因的蓝图。由于许多与年龄相关的疾病是基因失活的结果,科学家们一直在探索如何维持并提高对健康衰老至关重要的基因活性的方法。 最近在著名的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的一篇文章中,罗格斯新泽西医学院的研究人员证明,通过巨细胞病毒(CMV)载体将与年龄相关的基因传递给年老的雌性老鼠,可以延长寿命,增强身体功能,并最大限度地减少头发和体重下降。这项研究发现不仅证实了鼻内和注射基因治疗的安全性和有效性,而且强调了利用CMV载体传递基因延长寿命和预防与老龄化相关疾病的潜力。
以延长寿命为目标,Jaijyan和同事们研究了携带TERT (MCMVTERT)或FST (MCMVFST)的病毒载体看 是否成功延长了小鼠的寿命。MCMV载体通过腹腔(IP -腹腔内)、鼻腔(IN -鼻内)或不进入血流(模拟)。结果显示,接受MCMVTERT治疗的小鼠的中位寿命为37个月,与接受MCMV缺乏TERT和FST的模拟小鼠(26个月)和对照组小鼠(26个月)相比,中位寿命增加了40%。此外,接受MCMVFST治疗的小鼠的中位寿命约为35个月,与模拟和对照组小鼠相比增加了30%。值得注意的是,IP和IN基因传递在延长寿命方面效果相同,这表明接种途径不影响基因活性。综上所述,这些发现表明CMV在传递延长寿命的基因方面是安全有效的。
(Jaijyan et al., 2022 | PNAS) 基因治疗延长寿命。该图显示了模拟小鼠(mock)、接受“空”病毒(WT-IN和WT-IP)的野生型小鼠,以及接受TERT (TERT- IP和TERT- IN)或FST (FST- IP和FST- IN)治疗的小鼠之间的生存曲线比较。随着年龄的增长,染色体末端的DNA分子重复的DNA序列——端粒——会因为细胞的持续复制和损伤而被剪掉。这些保护性DNA帽之所以如此特殊,是因为它们保持了DNA的复制能力,从而保持了细胞的存活。为了对抗随着年龄增长端粒缩短的问题,我们的身体会激活TERT来延长端粒。鉴于端粒侵蚀与发病率增加、寿命缩短和心血管疾病有关,TERT对健康衰老保持功能至关重要。另一个促进健康衰老的基因是FST,它在肌肉发育中起着至关重要的作用。啮齿动物研究证实,FST使骨骼肌质量增加了近两倍。此外,FST能起到基因淘汰小鼠的作用,缺乏FST的小鼠,表现出少量和脆弱的肌肉细胞纤维,肌肉骨骼异常,和体重下降,这些都会导致与年龄相关的身体机能衰退。考虑到这一点,有证据表明FST可能作为一种潜在的治疗方法来预防与衰老有关的肌肉疾病的发生。 接下来,罗格斯大学的研究人员想看看CMV基因疗法是否能提高24个月大的老鼠的身体活动和协调性。首先,研究人员将老鼠单独放入烧杯中,并在三分钟内追踪它们试图爬上和逃跑的次数。虽然记录到的MCMVFST小鼠的尝试次数几乎与模拟小鼠和对照组小鼠相同,但MCMVTERT小鼠的尝试次数大大超过了之前的尝试次数,增加了40%。
Jaijyan和他的同事随后进行了平衡木测试来评估协调性。模拟老鼠和对照组老鼠平均在43秒左右成功跨过平衡木。另一方面,MCMVTERT和MCMVFST小鼠通过光束的时间分别为7.5秒和12.5秒,表现出更强的协调能力。因此,两项物理试验都证实CMV基因治疗可以改善老年小鼠的身体活动和运动控制。(Jaijyan et al., 2022 | PNAS) 基因疗法可以增强身体活动和协调能力。图C显示了三分钟内尝试逃跑的次数,TERT小鼠的表现优于所有其他实验组。图D显示了每个实验组通过平衡木所需的平均时间。身体质量随着年龄的增长而下降,通常与肌肉质量的减少有关,导致衰老时的虚弱。当研究人员监测所有实验组的体重时,他们发现MCMVFST小鼠保持了大部分体重。有趣的是,之前的动物研究也表明FST治疗增加了体重,但注意到这些增加与增加的肌肉量密切相关。这可能解释了为什么MCMVFST小鼠在物理测试中表现优于其他所有小鼠。当然,还需要有更多的研究来证实这一假设。 Jaijyan和他的同事们说:“我们预计,肌肉减少症、肌肉萎缩症,甚至是导致肌肉萎缩的特殊情况,如太空旅行期间的低重力暴露,都可能可以通过基于CMV的FST基因传递方法缓解。”
(Jaijyan et al., 2022 | PNAS)基因治疗限制减肥。这张图显示了存活小鼠每两周体重的变化。红色箭头表示停止治疗的位置,绿色箭头表示继续治疗的位置
这项研究发现为CMV基因治疗在帮助与年龄相关疾病的潜力有了很大的突破。同时,CMV基因疗法打开了同时针对多种疾病的大门。我们还需要指出的一点是,CMV基因治疗是需要每月服用一次才能达到预期的效果,由于治疗效果不能长时间保持活跃的原因,这可能帮助限制了长效的风险。考虑到这一点,CMV基因治疗在小鼠身上似乎是安全有效的,但需要进一步的研究来评估人类的转译能力。本文结论性观点源于美国国家科学院(PNAS)研究报告,于NAD+Aging Science健康科学网站所公开发布,由水母健康团队翻译整理发布。本文内容仅用于健康知识的学习与交流,不代表水母健康持有该观点。报告出自:Dabbu Kumar Jiajyan, et al. New intranasal and injectable gene therapy for healthy life extension. PNAS, Vol. 119, No. 20. May 2022, https://doi.org/10.1073/pnas.2121499119.