奧密克戎多個突變從何而來?年輕血液里返老還童的秘密 | 巡山報告
撰文 | 王立銘
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你好,我是王立銘。2022年1月6日,第35期《巡山報告》又和你見面了。咱們的巡山報告也正式進(jìn)入了陪伴你的第四個年頭,祝所有巡山報告的讀者們新年好,愿你們2022年平安順?biāo)臁?/span>
在剛剛過去的一個月里,有這么幾個問題,我認(rèn)為值得關(guān)注。
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首先來說說最近你一定很關(guān)注的新冠病毒奧密克戎(Omicron)變種。自2021年11月份這種毒株首次在南非被報道以來,它已經(jīng)快速超越在2021年所向披靡的德爾塔(Delta)變種,成為世界許多國家(包括南非、英國、印度、澳大利亞、日本等國)最流行的新冠毒株。
目前,關(guān)于這種新病毒變種的具體傳播力以及毒性變化,仍存在不少模糊難解甚至是自相矛盾的地方,這里我們暫且就不下什么結(jié)論了。也許我們可以做個粗糙的假設(shè),即便奧密克戎的致病性和原始傳播力可能弱于德爾塔,但因為奧密克戎毒株突破免疫保護(hù)的能力非常強(qiáng),顯著得強(qiáng)于德爾塔毒株——不管是既往新冠感染提供的免疫保護(hù),還是現(xiàn)有各種疫苗提供的免疫保護(hù) [1-5]。這就導(dǎo)致:全人類在過去一年里辛辛苦苦用近百億支疫苗構(gòu)建了針對新冠病毒的免疫防線,這道防線對于包括德爾塔在內(nèi)的各版本變種都是相當(dāng)有效的,但在奧密克戎面前,這道防線又重新變得搖搖欲墜,隨時有崩塌的風(fēng)險。
換句話說,奧密克戎毒株最顯著、也是最值得我們關(guān)心的特點,就是它驚人的免疫逃逸能力。這主要是由于奧密克戎毒株攜帶的大約50個基因位點突變,特別是刺突蛋白攜帶的32個突變——這是新冠病毒入侵人體細(xì)胞的關(guān)鍵部位,也是人體免疫系統(tǒng)識別和消滅新冠病毒的關(guān)鍵部位。
那么新問題就來了:如此高密度的基因變異又是從何而來呢?
我們首先得承認(rèn),新冠病毒持續(xù)出現(xiàn)新的基因變異、新的病毒變種,都是無可避免的事情。更有甚者,我們已經(jīng)知道目前所有的新冠疫苗都無法徹底阻斷病毒傳播,而只能顯著的降低病情的嚴(yán)重程度,這就是所謂泄露式疫苗(leaky vaccines)。這一點我們在過去一年的巡山報告中也曾反復(fù)和你提及。對于疫苗接種者而言,泄露疫苗還是有很大的價值;但對于病毒來說,這類疫苗接種反而會形成持續(xù)的選擇壓力,讓病毒進(jìn)化出能夠逃逸和抵抗疫苗保護(hù)作用的新變種。從這個角度說,奧密克戎出現(xiàn)的出現(xiàn)有它的必然性。
但奧密克戎變種仍然有一些很奇怪的地方。一個特別讓人難以理解的地方是,2021年11月,奧密克戎變種首次在南非被發(fā)現(xiàn)時,就已經(jīng)攜帶大量基因變異,很多變異位點是前所未見的,在過去流行的各個版本的新冠變種上都不曾出現(xiàn)。有人甚至推測這個變種早在2020年初就已經(jīng)和其他毒株分道揚鑣,獨自進(jìn)化了 [6]。
但即便如此,病毒變異也是要遵循進(jìn)化論的基本規(guī)律的,這么多變異不可能一夜之間突然出現(xiàn),總要遵循隨機(jī)變異-自然選擇-適者生存-產(chǎn)生和積累更多變異的過程。按照這個規(guī)律,在過去1年多時間里,全世界科學(xué)家和醫(yī)生應(yīng)該持續(xù)發(fā)現(xiàn)一系列新的病毒變種,一步步看著奧密克戎發(fā)展到今天這個樣子才對,但奧密克戎變種似乎并不遵循該規(guī)律。
面對這個矛盾,科學(xué)家們給出了三個可能的猜測:第一,奧密克戎變種的祖先長期在某些疫情防控不到位、基因測序沒有充分展開的地區(qū)隱秘傳播,一直到2021年底才被病毒研究做得相當(dāng)不錯的南非研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)。第二,奧密克戎毒株不是在人群中持續(xù)傳播和進(jìn)化的,而是在某個人體內(nèi)長期傳播和進(jìn)化的。更具體來說,可能是一個存在免疫缺陷的病人,比如艾滋病人,被新冠病毒感染后無法徹底清除病毒,新冠在他/她體內(nèi)持續(xù)存在了幾個月甚至更長時間,并在這段時間里持續(xù)變異和進(jìn)化,最終產(chǎn)生了奧密克戎變種。第三個解釋則是說,奧密克戎變種根本不是在人類世界形成的,而是在某種動物群體里傳播進(jìn)化而來,然后才重新回到人類當(dāng)中,這樣一來我們自然無法觀察到它的進(jìn)化過程 [7]。
更有意思的是,這三種可能性看起來都有一些間接證據(jù)支持。
第一個解釋和目前被疫情撕裂的世界局勢恰好能對應(yīng)。在非洲、中亞、南美的很多國家,基本的新冠核酸檢測能力都不具備,更不要說對新冠樣本進(jìn)行基因組測序了,就算在那里出現(xiàn)了全新的病毒變種,只要沒充分外溢到有檢測能力的那些地區(qū),人類壓根不會知道他們的存在。
第二個解釋的證據(jù)就更豐富一些。簡單來說,對于健康人來說,新冠病毒從感染到被人體免疫系統(tǒng)徹底清除大概也就是一周到10天左右的時間,在這段時間內(nèi)病毒能夠積累的變異數(shù)量還是比較有限的。但是在少數(shù)情況下,如果感染者的自身免疫機(jī)能低下,比如是正在治療中的癌癥患者、器官移植者、自身免疫病患者和艾滋病患者等,那么他們身體的免疫系統(tǒng)可能無法徹底清除病毒,病毒就有可能在他們體內(nèi)長期存在,從一個細(xì)胞擴(kuò)散到另一個細(xì)胞,從一個組織擴(kuò)散到另一個組織,在這個過程中持續(xù)的變異、選擇、進(jìn)化。
此外,科學(xué)家確實在有些免疫力低下的患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了長期存在和持續(xù)變異的新冠病毒,而且這些病毒變體也或多或少帶有一些和奧密克戎類似的變異位點 [8-10]。特別是,奧密克戎基因組序列里多了9個堿基的短片段,和人類基因組某個基因的序列是一樣的 [11]。有些研究者認(rèn)為,這個現(xiàn)象是因為奧密克戎是在人體中進(jìn)化形成的,在傳播過程中順帶帶走了一小段人體自身的基因序列。不過,這個證據(jù)算不上很強(qiáng),畢竟9堿基是一段非常短的序列,很難用來準(zhǔn)確地判斷變種的具體來源。
我們這期巡山報告會著重分析這第三個解釋:奧密克戎變種是不是來自動物世界?
這個說法乍聽起來有點難以想象,但仔細(xì)分析起來也有很多合理的地方。而且請注意,如果這條路線被證實,那么人類對抗新冠的前景可能就會更加灰暗。
其實在過去兩年里,我們已經(jīng)知道人是能夠把新冠病毒傳播給不少種類的動物的,包括家養(yǎng)的貓和狗,也包括動物園里的老虎、獅子、猩猩等動物 [12]。而反過來,也有證據(jù)證明,某些動物比如水貂,也能夠重新把新冠病毒回傳給人 [13]。
那具體到奧密克戎,有沒有可能這種變體是在某種動物群體里進(jìn)化出來,然后才在去年底重新回過頭來入侵人類呢?目前確實有一些證據(jù)支持這個可能性,這里我們詳細(xì)討論討論。
2021年12月24日,中科院遺傳發(fā)育所錢文峰實驗室的一項研究 [14] 發(fā)表于《遺傳學(xué)和基因組學(xué)雜志》,提示密克戎變種可能是在老鼠群體中進(jìn)化而來的。
研究基于這樣一個認(rèn)知:病毒基因組由4種堿基分子組成,在復(fù)制和變異過程中,每種堿基都有可能變成其他三種,這樣一共存在12種變異的方式。只要病毒變異積累的足夠多,可想而知這12種變異類型肯定都會出現(xiàn)。但在不同動物中,病毒變異的這12種方式出現(xiàn)的頻率并不一樣,這種差異可能是因為不同物種細(xì)胞內(nèi)環(huán)境存在微小的差別,從而對不同類型的堿基變異有不同的誘導(dǎo)能力。這樣一來,我們可以根據(jù)這些變異方式的頻率,反過來倒推一種病毒的變異是在哪種動物體內(nèi)出現(xiàn)的。
根據(jù)這個簡單的原理,研究者們發(fā)現(xiàn),在2021年11月奧密克戎大爆發(fā)之前采集到的奧密克戎變種的變異方式,和在那之后采集到的變種截然不同。前者和老鼠體內(nèi)的病毒變異方式類似,后者才接近人體中病毒的變異方式。
請注意,新冠原始毒株并不會感染小鼠,因為新冠刺突蛋白入侵細(xì)胞需要細(xì)胞表面一個叫做ACE2的蛋白質(zhì)作為受體,但新冠病毒原始毒株和小鼠體內(nèi)的受體ACE2的親和力很低。在2020年初,科學(xué)家們?yōu)榱擞眯∈笱芯啃鹿诓《荆€需要專門將人體的ACE2基因轉(zhuǎn)入小鼠,人工構(gòu)造出能夠被新冠感染的小鼠模型 [15]。但奧密克戎變種則大大不同,它和小鼠ACE2的結(jié)合能力遠(yuǎn)超所有已知的新冠變種 [16],如果奧密克戎不是在小鼠里進(jìn)化來的,那這個巧合還真不好解釋。
那奧密克戎又是如何獲得對小鼠ACE2的結(jié)合能力呢?之前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),原始版本的新冠病毒固然不能感染小鼠,但只需要它出現(xiàn)少數(shù)幾個位點的變異,就能夠獲得感染小鼠的能力 [17]。利用這個現(xiàn)象,不少研究組就在小鼠模型中一代代地持續(xù)感染新冠病毒,給它變異和進(jìn)化的機(jī)會,從中篩選出能夠高效感染小鼠、并且導(dǎo)致小鼠患病的病毒變種。這當(dāng)然不是為了制造鼠類生物武器,而是為了幫助我們利用小鼠模型方便進(jìn)行新冠病毒感染的研究和藥物開發(fā)工作。人們也因此找到了不少特定的基因變異位點,特別是Q493和Q498這兩個位點的變異,能夠幫助新冠病毒更好的感染小鼠——而這兩個位點恰恰也出現(xiàn)在奧密克戎毒株當(dāng)中。
請注意,這兩個位點的變異并不會提高新冠病毒和人體ACE2受體的結(jié)合力,只會大大提高它和小鼠ACE2蛋白的結(jié)合力。順理成章的解釋就是,奧密克戎變種是在小鼠群體里傳播和進(jìn)化來的,在進(jìn)化過程中,它通過Q493和Q498以及其他位置的一些變異,獲得了對小鼠ACE2受體的極強(qiáng)的結(jié)合力。等到再一次傳播回人類社會,已經(jīng)進(jìn)化得面目全非的奧密克戎其實在傳播力和毒性上都沒有太大的變化,但卻輕而易舉地突破了人類世界中也已構(gòu)造出來的免疫屏障,得以橫行無忌。
順著這個線索發(fā)掘,研究者們又發(fā)現(xiàn)類似Q493和Q498的基因變異,并不是在奧密克戎身上第一次出現(xiàn)的。早在2021年7月,美國的研究者們就在紐約市的廢水處理廠里,檢測到了新冠病毒的RNA片段,其中就有這兩個基因變異 [18]。而那個時候奧密克戎毒株在美國還根本沒有出現(xiàn),也沒有任何新冠基因組序列里出現(xiàn)過這兩個位點的變異。因此,更大的可能就是,在2021年夏天,美國紐約地區(qū)的動物,特別是老鼠身上,已經(jīng)開始出現(xiàn)奧密克戎的近親了。這些近親已經(jīng)通過在老鼠群體中的傳播和進(jìn)化,獲得了Q493和Q498這兩個標(biāo)志性的基因變異,正隨時準(zhǔn)備著重新殺回人類世界。
這里還想多說一句,上面的三個解釋實際上可能并不矛盾。比如奧密克戎的進(jìn)化歷程中可能既走過了老鼠傳播的進(jìn)化路徑,也走過了在某些慢性感染者體內(nèi)的進(jìn)化路徑,同時這一切可能確實也靜悄悄的發(fā)生在人類世界的關(guān)注之外。但很顯然,動物世界傳播和進(jìn)化這種可能性,把新冠防控的難度又大大提升了一個級別。
我們知道,人類之所以對流感病毒束手無策,主要是因為這種病毒導(dǎo)致的疾病癥狀較為輕微,在潛伏期內(nèi)也能傳染,所以傳播鏈條很難被快速徹底地切斷。但與此同時,流感病毒在人類世界之外存在廣泛的動物宿主,包括狗、貓、豬、馬、海豹和各種鳥類,在這些動物群體中,流感病毒長期持續(xù)傳播、變異、重組,如果偶然進(jìn)化出了能夠重新入侵人類世界、同時突破人類已有的免疫保護(hù)的全新毒株(一般稱為antigenic shift,病毒的抗原轉(zhuǎn)變),那么流感大流行就會降臨。在過去100年間,1918年、1957年、1968年、2009年的四次流感大爆發(fā),正是因此而起,未來,類似的流感大爆發(fā)隨時還會降臨。根據(jù)目前我們對新冠病毒的研究,特別是對奧密克戎毒株的逐漸深入理解,新冠病毒的長期共存和持續(xù)流行,可能也會走上流感的類似路徑。
這也意味著,人類目前對新冠的防控策略需要進(jìn)一步地檢討和改進(jìn),除了要確定如何防控眼下的疫情,還需要為未來隨時可能到來的下一輪大流行做好預(yù)警和準(zhǔn)備。這對于應(yīng)付當(dāng)下疫情已經(jīng)焦頭爛額的人類來說,當(dāng)然不是個好消息。
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說完這個讓人可能有點沮喪的消息,我們再看點稍微振奮人心的消息。
在剛剛過去的這個月,不少新冠藥物扎堆上市。第33期巡山報告里介紹過的、美國默沙東公司和 Ridgeback Biotherapeutics 公司聯(lián)合開發(fā)的口服抗病毒藥物莫諾匹拉韋(Molnupiravir),在2021年12月23日正式獲得美國藥監(jiān)局(FDA)的緊急使用授權(quán) [19]。在12月22日,美國藥監(jiān)局還批準(zhǔn)了輝瑞公司的口服新冠藥Paxlovid。在臨床試驗中,兩款藥物也都證明了能夠阻止相當(dāng)比例的輕癥或者中癥新冠患者發(fā)展到重癥和死亡,其中,莫諾匹拉韋能夠降低30%的重癥和死亡風(fēng)險 [21],而Paxlovid的效果更加驚人,在臨床試驗中它能將輕中癥患者住院和死亡的可能性降低接近90% [22]。
在這之前的2021年12月9日,國內(nèi)藥企騰盛博藥的一款新冠單抗類藥物安巴韋單抗/羅米思韋單抗聯(lián)合療法也正式獲得中國藥監(jiān)局的批準(zhǔn)上市。在此前進(jìn)行的3期臨床試驗中,這款藥物也能夠?qū)⑤p中癥患者住院和死亡的可能性降低80% [23]。這是國內(nèi)首款被批準(zhǔn)上市的新冠治療新藥,不過在全球范圍,新冠單抗類藥物此前已經(jīng)有數(shù)個產(chǎn)品獲得批準(zhǔn)上市,包括美國再生元公司的一款抗體藥物(casirivimab/imdevimab聯(lián)合療法),美國禮來公司和中國君實公司合作開發(fā)的一款抗體藥物(etesevimab/bamlanivimab聯(lián)合療法),還有英國GSK公司與美國Vir Biotechnology公司合作開發(fā)的一款藥物(sotrovimab),處在開發(fā)階段的類似藥物至少還有好幾十個。
請注意,上述這幾類藥物的作用機(jī)理并不相同。默沙東的莫諾匹拉韋和輝瑞的Paxlovid都是口服的小分子藥物,但兩種藥物的作用機(jī)制也不同:前者是核苷酸類似物,能夠干擾病毒的基因復(fù)制環(huán)節(jié);后者則是蛋白酶抑制劑,干擾病毒蛋白質(zhì)的切割和病毒顆粒的順利組裝。而單抗類藥物都是大分子蛋白質(zhì)藥物,需要靜脈注射使用,作用是幫助人體產(chǎn)生“被動免疫”,直接結(jié)合和識別體內(nèi)的新冠病毒顆粒,激發(fā)人體免疫反應(yīng)消滅病毒。
拋開這些具體的作用機(jī)制不談,幾類藥物使用的時間窗口卻是比較類似的。它們都是針對病毒本身進(jìn)行作用,遏制病毒的復(fù)制和擴(kuò)散,因此最佳使用時機(jī)是病毒剛剛進(jìn)入人體、尚未引起嚴(yán)重癥狀的那段時間;甚至還可以再超前一步使用,為可能暴露在病毒高危環(huán)境中的人做緊急預(yù)防。而一旦病毒已經(jīng)在人體中復(fù)制幾天,這個時候人體針對病毒的免疫反應(yīng)已經(jīng)開始被啟動,病毒的水平開始下降,再使用這幾種藥物效果就不會太好了。這也是為什么上述幾類藥物目前批準(zhǔn)使用的場合都是 “有發(fā)展到重癥的風(fēng)險因素的輕癥和中癥患者”,比如那些高齡的、有慢性病的、免疫力缺陷的輕中癥患者,防止這些患者發(fā)展成重癥。
而這種使用方法本身就提示了這些藥物的一個潛在的問題:它們需要在第一時間給盡可能多的符合條件的新冠確診患者用上,才有可能起到大幅度降低重癥率和死亡率的作用。這樣一來對這些藥物的產(chǎn)能和分發(fā)能力就提出了很高的要求。還有就是,在實際使用的時候,醫(yī)生們要首先能夠?qū)π鹿诟腥菊咦龅奖M快確診,還得準(zhǔn)確地判斷這些患者是否符合用藥標(biāo)準(zhǔn)以防濫用,這對基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的新冠診療能力也是不小的挑戰(zhàn)。所以,就像我們在第33期巡山報告里講過的那樣,想要依靠藥物終結(jié)新冠疫情是不切實際的想法,疫苗始終是對抗疾病大流行最有效的方法。但無論如何,如果在這些藥物的加持下,人類能將新冠的重癥率和病死率再降低一個數(shù)量級,接近甚至是低于季節(jié)性流感的水平,那么我們制定新冠防控政策也就有了更多靈活調(diào)整的空間。
還有一個問題值得一提,奧密克戎變種已經(jīng)能夠逃逸疫苗保護(hù),它是否也會逃逸這些藥物的作用?
從原理上說,奧密克戎引人注目的變異主要發(fā)生在病毒表面的刺突蛋白區(qū)域,而兩款口服藥物,莫諾匹拉韋和Paxlovid的作用機(jī)制則是在病毒顆粒形成之前的復(fù)制和組裝環(huán)節(jié),因此大概率還仍然對奧密克戎毒株有效。兩家制藥公司也都做出了相似的表態(tài),當(dāng)然具體數(shù)據(jù)還有待進(jìn)一步的觀察 [24]。
但單抗類藥物可能就不是太妙了。這類藥物的作用機(jī)制就是直接識別新冠病毒的表面特征,刺突蛋白是它們最重要的的識別對象。奧密克戎毒株的刺突蛋白變得面目全非,大大影響了現(xiàn)有單抗藥物的效果。從目前已經(jīng)發(fā)表的數(shù)據(jù)來看,絕大多數(shù)現(xiàn)有單抗藥物已經(jīng)失去了對奧密克戎毒株的識別能力,少數(shù)幾個單抗藥物盡管識別能力大大下降,但仍然還可以有效地識別和中和奧密克戎毒株,這里面包括上面咱們討論過的騰盛博藥的新冠藥物(更準(zhǔn)確地說,是騰盛博藥聯(lián)合使用的兩種單抗當(dāng)中的一種)[25],還有GSK公司與 Vir Biotechnology 公司合作開發(fā)的那款單抗藥物(Sotrovimab)[26]。這一方面說明即便奧密克戎擁有很多突變,人類的抗病毒武器也并未徹底失效;另一方面,這也提示我們也許可以通過研究單抗藥物何以失效、何以繼續(xù)有效,從中找到能夠廣泛對抗各種新冠變種的新單抗藥物。
3
這期報告的最后,我們再來討論兩項和新冠無關(guān)、但充滿想象力的研究。
在18期巡山報告里,我們討論過所謂“年輕血液”的研究。在中世紀(jì)歐洲的很多傳說里,年輕人的血液具有返老還童的神奇功效。到了1960-1970年代,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),如果把老年老鼠的血管和年輕老鼠的連通起來,讓年輕的血液流入老年老鼠體內(nèi),一段時間后,老年老鼠似乎真的煥發(fā)了青春 [27],壽命也有顯著的延長 [28]。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn),人們有理由猜測,年輕老鼠的血液里,應(yīng)該含有一種能夠幫助動物永葆青春、延緩衰老的化學(xué)物質(zhì)。如果找到這種化學(xué)物質(zhì),那么返老還童就不再是純粹的神話了。
但這個方向上的具體進(jìn)展一直緩慢,還存在不少爭議。比如2013年,哈佛大學(xué)的科學(xué)家 Amy Wagers 就發(fā)表論文說,年輕老鼠血液里一個叫作GDF11的蛋白質(zhì)承載了返老還童的效果,如果注射給老年老鼠,不光大腦神經(jīng)細(xì)胞能夠再生 [29],肌肉組織也能恢復(fù)活力 [30]。但是僅僅兩年后,美國諾華制藥的科學(xué)家們就幾乎完全推翻了這個結(jié)論 [31],認(rèn)為GDF11不光不能讓動物返老還童,甚至還有促進(jìn)衰老的副作用。
GDF11這個分子可能是找錯了對象,但年輕血液的生物學(xué)功能卻是實打?qū)嵉摹D敲词遣皇谴嬖谄渌哪贻p因子尚未被找到呢?
2021年12月6日的《自然-衰老》雜志刊登了一項新研究 [32],美國匹茲堡大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了另一個可能的因子:血液中循環(huán)的細(xì)胞外囊泡。這個名詞你可能會覺得很陌生,它不是一種單一的物質(zhì),而是一類微型的細(xì)胞結(jié)構(gòu),是人體細(xì)胞向外界環(huán)境釋放物質(zhì)的一種方式。簡單來說,細(xì)胞的細(xì)胞膜向外突出形成微小的凸起,這些凸起和細(xì)胞中間的連接斷開,就能形成一個個微小的球形泡狀結(jié)構(gòu),直徑從幾十到幾百納米不等。這些囊泡中往往會攜帶一小部分來自原生細(xì)胞的物質(zhì),比如蛋白質(zhì)、RNA等等。如果它們恰好被其他人體細(xì)胞給吸收吞噬進(jìn)去,就有可能完成一次細(xì)胞之間的物質(zhì)和化學(xué)信號傳遞。
在這項研究里,研究者們首先證明年輕老鼠的血液輸入年老老鼠后,確實如之前的研究所發(fā)現(xiàn)的那樣,能夠促進(jìn)年老老鼠的肌肉再生,起到部分返老還童的效果。如果去除年輕血液里的細(xì)胞外囊泡,那這個效果就消失了。更進(jìn)一步的,研究者們還發(fā)現(xiàn)這些囊泡內(nèi)包裹了一種RNA片段,編碼一個名叫Klotho的抗衰老蛋白。當(dāng)這些來自年輕老鼠的囊泡進(jìn)入老年老鼠的血液,被老年老鼠的肌肉細(xì)胞所吸收,囊泡內(nèi)部的RNA分子就因此也進(jìn)入老年鼠的肌肉細(xì)胞,在那里驅(qū)動Klotho蛋白質(zhì)的表達(dá),從而起到促進(jìn)肌肉再生的效果。如果要用遺傳學(xué)方法去除囊泡里的 Klotho RNA,那么細(xì)胞外囊泡和年輕血液的返老還童的效果都消失了。這么看的話,年輕血液的神奇功效,至少部分來自于攜帶特殊RNA分子的細(xì)胞外囊泡。
這個研究發(fā)現(xiàn)我們暫且按下不表,在2021年12月,還有一個類似的研究值得我們稍微探討一下。在18期巡山報告中,我們討論了這么一項研究:研究者們發(fā)現(xiàn)老年鼠如果被強(qiáng)迫運動,那么它的血液里就含有一些能延緩衰老的成分,輸入懶老鼠體內(nèi)也能起效,促進(jìn)懶老鼠的神經(jīng)細(xì)胞再生,提高懶老鼠的腦功能。研究者們發(fā)現(xiàn)這個效果可能是通過一個名叫GPLD1的蛋白質(zhì)實現(xiàn)的。運動以后,GPLD1在血液里的濃度就會上升;如果在懶老鼠的體內(nèi)過量生產(chǎn)這個蛋白質(zhì),能起到延緩大腦衰老的作用 [33]。換句話說,運動員的血液里,含有能夠延緩大腦衰老的成分GPLD1;只要有GPLD1,躺著不動也算是自己運動過了。
無獨有偶,2021年12月8日《自然》雜志也發(fā)表了一項研究 [34],美國斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們從運動老鼠的血液里,找到了另外一種起到類似作用的蛋白質(zhì)——凝集素蛋白(clusterin)。研究方法也比較類似,這里就不再展開了。簡而言之就是,研究者們發(fā)現(xiàn),老鼠如果持續(xù)運動,血液里凝集素蛋白的水平就會大大提高,當(dāng)這些凝集素蛋白通過輸血進(jìn)入懶老鼠體內(nèi),就能進(jìn)入大腦,降低大腦中的炎癥反應(yīng),提高認(rèn)知功能。如果去除血液里的凝集素蛋白,這個療效就消失了。
我再整理一下上面的內(nèi)容。剛剛描述的這些研究,總而言之就是說,年輕誘惑力的老鼠的血液——不管是真實年齡小的老鼠的血液,還是持續(xù)做運動保持青春的老鼠的血液——有著各種各樣的神奇功效,特別是可以提升其他老鼠的大腦功能和肌肉功能,起到預(yù)防和延緩衰老、甚至是返老還童的效果。
但具體是哪些物質(zhì)起到了這些作用目前確實還是一團(tuán)亂麻,我們剛剛就至少提到了四個不同的分子,GDF11、Klotho、GPLD1,還有凝集素。這四個分子在血液里的運輸方式不同,作用機(jī)制也大相徑庭,但偏偏不同的研究里看起來都有充足的證據(jù)說明,有它們就行,非它們不可。那問題就來了,這些分子之間是什么關(guān)系呢?一個可能性是,這些研究都是成立的,在不同的特定場景里,就真的是血液里不同的特殊物質(zhì)來負(fù)責(zé)傳遞返老還童的功效。還有一個更大的可能性是,年輕血液的神奇功效遠(yuǎn)比我們想象的復(fù)雜,涉及到大量的不同物質(zhì),還牽扯到這些物質(zhì)之間的相互作用。因此目前所有這些研究都只看到了這個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的冰山一角而已,就如盲人摸象,每個人摸到的大象部位都不一樣。
當(dāng)然,不管這背后的具體機(jī)制是什么,有多復(fù)雜,至少有一點是明確的:年輕動物的血液確實有神奇功效,延緩衰老、增強(qiáng)體質(zhì),甚至返老還童。理解了年輕血液到底為何如此神奇,也許能幫助我們理解長壽和衰老的秘密,更能幫助開發(fā)藥物延年益壽。這是我自己非常感興趣的一個研究方向。在未來,如果有新的進(jìn)展,我還會第一時間和你匯報。
這就是本月的巡山報告,下個月我繼續(xù)為你巡山。
制版編輯 | 盧卡斯