唧唧堂名校科研介绍2014-06-30 4:30 PM

GDF11蛋白可逆转小鼠衰老迹象 

日前,来自哈佛干细胞研究所(HSCI)的研究人员在《科学》杂志上连发两篇论文证实,以往他们发现能够使得老年小鼠的衰竭心脏变得更像年轻健康小鼠心脏的一种蛋白质,以相似的方式改善了衰老小鼠的大脑和骨骼肌功能。 

哈佛大学干细胞与再生生物学系 Amy Wagers 教授和 Lee Rubin 教授是这两篇论文的资深作者。他们报告称,注入一种称作为 GDF11 的蛋白质( GDF11 存在小鼠和人类之中),可以改善年龄相当于70岁老人的老年小鼠的运动能力,并提高老龄小鼠大脑嗅觉区的功能——它们能够像年轻小鼠一样识别气味。他们表示,不出意外的话,他们期望能够在3-5年内推动 GDF11 进入人类临床试验。 

这两项研究以两种方式检测了 GDF11 的影响。在第一项研究中,研究人员利用了所谓的联体生活系统,将两只小鼠通过手术连接在一起,年轻小鼠的血液循环通过老年的小鼠。第二项研究是给年老小鼠注入了 GDF11 。在早些时候的一项研究中, Wagers 和两篇论文的作者之一、Brigham 妇女医院的 Richard Lee 证实, GDF11 足以逆转心脏衰老的一些特征。 

哈佛干细胞研究所副主任 Doug Melton 表示:“这是来自干细胞科学最令人兴奋的研究发现以及最巧妙的实验,给予了我们拥有更健康未来的希望。我们都想知道为什么在年轻的时候我们更强壮,思维更敏捷,这两篇不同寻常、令人兴奋的研究论文事实上指出了一个可能的答案:当我们年轻时我们拥有的 GDF11 蛋白的水平较高。这似乎没有什么问题,至少在一些动物体内, GDF11 具有恢复老化肌肉和脑功能的惊人能力。”他指出,相比老年小鼠, GDF11 在年轻小鼠中的自然浓度要高的多,提高老年小鼠 GDF11 的水平改善了迄今为止研究的每个器官系统的功能。 

14 年前 Wagers 在斯坦福做博士后研究员时首先在小鼠中利用了联体生活系统展开研究,她和同事们观察发现年轻小鼠的血液在老年小鼠体内循环,似乎会对损伤后的肌肉修复产生一些再生效应。2013 年她与 Richard Lee 在另一篇论文中报告称,当接触到年轻小鼠的血液时,老年小鼠扩大、衰弱的心脏恢复到更年轻的大小,它们的功能得到改善。随后她们与科罗拉多州的一家公司合作,证实血液中的 GDF11 是明显导致这一再生效应的因子。这给人们带来了希望, GDF11 或许是舒张性心力衰竭——一种不可逆的老年致命疾病可能的治疗方法。 

Wagers 说:“从以往的研究看来, GDF11 似乎是心脏特异性的。但新研究表明它在多个器官和细胞类型中活化。”新研究证实 GDF11 帮助了老年小鼠从肌肉损伤中恢复过来,提高了它们在跑步和握力测试中的表现。Rubin 则表示:“我们知道老年小鼠大脑的某些情况很糟糕,神经发生数量减少,众所周知认知能力下降。” 

在新研究中,研究人员看到神经干细胞增多,大脑中血管发育增强。小鼠 3D 大脑重建和磁共振成像(MRI)结果表明,有更多的新血管和更多的血流量,这两者通常都与更年轻、更健康的脑组织相关联。 Rubin 说:“年轻的小鼠拥有敏锐的嗅觉辨别力。当我们测试年轻小鼠时,它们避开了薄荷气味;老年小鼠则不会。然而接触到年轻小鼠血液以及用 GDF11 处理的老年小鼠则可以。” 

Rubin 说:“我们认为 GDF11 改善了血管和血流量,这与神经发生增加有关联。 GDF11 对于大脑的其他区域应该还有更广泛的影响。我们认为,至少从原理上,应该有一种办法采用一种蛋白来逆转某些老年退化。一个类似 GDF11 的分子或 GDF11 自身有可能能够逆转衰老损伤。不出问题的话, GDF11 或是由此开发的一种药物有可能在阿尔茨海默氏症中具有价值。” 

Wagers 认为,两个研究小组正在与一个风险投资小组展开讨论,以获得资金在推动 GDF11 进入人类实验之前开展一些其他的、必要的临床前工作。他表示:“我打赌这项工作的一些结合连同其他的工作将会转化为临床试验和治疗。当然,这还只是一个打赌。” 

相关论文:
<Vascular and Neurogenic Rejuvenation of the Aging Mouse Brain by Young Systemic Factors>

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