[发明专利]逆转干细胞衰老的方案

说明书

技术领域

本发明涉及衰老生物学领域，特别是涉及如何逆转干细胞衰老的方案。

背景技术

随着年龄的不断增长，我们的黑发会逐渐变白，皮肤皱纹逐渐增多，视力、记忆力以及对微生物的抵抗力会逐渐下降，同时，癌症、糖尿病、心脑血管病的发病概率也会逐年上升，导致这种变化的罪魁祸首是个体中的成体干细胞衰老了。同时，衰老也是造成某些遗传病在特定年龄发病的原因。

干细胞的自我更新潜能和多向分化与增殖潜能的不足是造成自体成体干细胞移植疗效不理想的原因，而衰老是导致自我更新潜能和多向分化与增殖潜能不足的原因。因此，如何在体外逆转成体干细胞衰老是自体成体干细胞移植成败的关键。

衰老生物学的最终目的是征服衰老，但一般人都会认为，衰老是自然规律，是不可抗拒的！我却不以为然，因为在自然情况下，水只能往下流，人只能走向衰老，这就是所谓的自然规律！然而，人为用水泵能够使水往高处流，因此，人为让衰老逆转有什么不可能的呢？

生物衰老的机制较复杂，众说纷纭，至今还没定论，因此，要想逆转衰老，首先必须要有一个比较完善的学说或理论作为设计逆转衰老的科学依据，为此，在提出设计逆转衰老的方案之前，本文必须要先用较大的篇幅来说明衰老的机制。

即使在生理条件下很少分裂的肝细胞，估计平均200～300天更新一次(Bucher和Malt，1971)，这是因为细胞中的DNA突变频率很高，再加上细胞垃圾和衰老等原因造成的死亡。因此，事实上，我们体内每天都有大量的细胞被免疫系统清除掉，但同时也有等量的细胞通过增殖(即自我复制、自我更新)和分化来补充，因此，个体衰老不但不是由细胞死亡造成的，而且还向我们提示：个体中的任何器官组织都有负责为它补充各种细胞的干细胞。

每种生物的生长发育成熟衰老都有一个相对稳定有序的时间表，因此，衰老不可能是细胞DNA突变累积中毒或磨损一类带有时空偶然性的因素造成的，而应该是一种有选择性和计划性的程序，基因是按照程序性地进行表达的。

随着年龄的不断增长，不但个体中的细胞总的基因表达能力在下降，而且个体中的同一分化性状的细胞在不同发育时期(或空间分布)会相续表达和关闭不同的基因，如人的肝细胞在胎儿期主要表达甲胎蛋白，出生后到成年期就把甲胎蛋白基因关闭，转而主要表达白蛋白，到了老年期，白蛋白基因也逐渐关闭，同时开始逐渐表达一些晚期基因，因此，细胞衰老主要表现是：“基因的表达效率下降和表达的种类的改变”，这种程序性的基因表达现象称基因的顺序表达(sequential expression)差次表达(differential expression)，其本质就是一种程序。据此，我把个体的生长发育成熟衰老的一个有序的周期称为“生命周期程序”。我们知道，要使计算机中存储在硬盘中的程序运作起来，硬盘驱动器中就设置有一台电动机，由电动机产生的推力来驱动硬盘旋转。推动计算机程序运作的动力来自电动机，那么，推动生命周期程序运作的动力来自那里呢？只有弄清这个问题才能找到彻底征服衰老的方法。为此，下面我提出了衰老的“生命周期程序驱动学说”。

个体的生命周期程序的组成包括细胞分化和细胞衰老。细胞一级一级地向前分化，并表达出不同的基因，这是一种程序；细胞衰老过程，不但基因的表达效率在下降，而且不同的基因的表达也是有先后顺序的，这也是一种程序。细胞衰老与细胞分化关系密切：细胞衰老能增加细胞分化率，直至某些组织中的某些成体干细胞完全消失；细胞分化时，细胞中的端粒酶(telomerase)活性会下降，从而促进细胞衰老。

综上所述我认为，细胞衰老与细胞分化要结合起来研究才能解阐明个体衰老的原因。下面把个体发育中的细胞衰老和细胞分化与计算机程序的运作原理做一比较，对衰老机制进行大概描述：

一般来说，作为基因原件的启动子高甲基化能阻抑转录，内含子高甲基化则能促进转录，反之亦然。因此，DNA甲基化与否可以决定基因表达与否(打开/关闭)，这相当于计算机程序指令的0或1(开/关)，因此，在受精卵重新编写细胞分化程序时，必须全部删除DNA上所有的甲基基团(指令)，为此，有一种称去甲基化酶的酶使卵裂期基因组全面去甲基。去甲基后的基因组就像一张白纸(空盘)，就可以重新刻录程序指令了，于是，大约在胚胎植入子宫的时候，有一种称构建性甲基化酶(establishment methylase)的酶使细胞内的DNA重新甲基化(R.jaenisch，1997)，即重编程，至此，生命周期程序就编写好了。