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科学家通过老鼠试验首次证实—— 衰老病死被认为是自然规律,但人到底是如何变老的?至今还是一个令科学家魂迁梦绕的不解之谜。然而,最新的研究发现,一些老鼠衰老的速度较其它老鼠快3倍。科学家称此发现将有助于找到人类是如何变老的原因。 衰老不可避免,可为何一些老鼠老得快,而另一些老得慢呢来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-147.html? 研究人员发现,提供细胞能量的线粒体中的基因突变诱发细胞死亡或加速细胞衰老,从而导致有的老鼠早衰,寿命只有正常老鼠的一半。 基因学家汤姆·波纳及其威斯康星州麦迪逊大学的研究小组通过改变老鼠DNA上的2000个碱基,培育了一些早衰老鼠。经过改变的这些基因,称为伽玛聚合酶,存在于产生能量的线粒体中。 波纳解释说:“这些基因的基本功能是检查线粒体DNA复制时的拼写错误。当我们改变这些基因的碱基排序时,就会导致它出现缺陷,因此,其检查拼写错误的功能就不长久,从而导致线粒体基因突变增加,加速衰老来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-98.html。” 刚生下来的这些早衰老鼠看起来很正常,与普通老鼠没有任何不同之处,但当它们长到8个月至9个月大时,研究人员发现了不同之处。“我们开始看到许多老年症状都出现在它们身上,如毛发稀少,骨质疏松,脊椎弯曲,”波纳说,“就好像是一个30岁的青壮年人出现许多老年症状。而同样大的老鼠本不应该出现这些症状。因此,它们是真的老得很快。” 人类也有早老症,通常只能活到7岁到20岁来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-188.html。 其实,人一样也有早老症,且与基因突变也息息相关。香港大学医学院首次发现,儿童早老症与一种名叫核纤层蛋白甲的基因突变有关。如果儿童体内的核纤层蛋白甲发生基因突变,会导致DNA的损伤修复功能出现问题,造成基因组不稳定,致使儿童衰老过程加快。据悉,目前,世界上尚无可以治疗儿童早老症的药物。 自1886年起,全球有约100多名儿童早老症病例记录在案。内地、台湾、日本都有病例记录。患有早老症的儿童身体衰老速度一般较正常人快5倍-10倍,貌如老人,一般只能活到7岁至20岁,大部分会死于心血管疾病等老年病。 此次发现首次证实:细胞死亡是导致衰老的主因。 由于线粒体还控制着我们体内细胞死亡的自然过程,因此,检查拼写错误的基因出现的失误将会导致细胞自杀。当线粒体突变增多时,它们就会加速许多物种包括人类的衰老。研究人员观察到,细胞的死亡在增加,结果是他们看到了老化现象的出现。 研究发现,在细胞的发育过程中总是在不断地发生基因突变,一部分原因是由于我们所吸入氧气中的有害物质所导致。但人体的修复机制一直不停地在修复那些DNA的损伤,所以细胞能够得以维持它们的功能,但这种修复功能会随着细胞的老化而逐渐减弱。这就是为什么老年人体内线粒体中DNA的损伤不能得到自我修复的原因。 尤其对干细胞来说,这种细胞死亡或老化是至关重要的,因为它不能轻易更新来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-67.html。它们一旦丧失活动能力就很久都不能再生和恢复。但波纳表示,这不意味着老鼠或人类的正常衰老就是由检查拼写错误的基因的缺陷所导致而成的。也就是说,即便检查拼写错误的工作正常进行,我们还是不时地会出现基因突变,会变老。 由此看来,细胞死亡是导致我们变老的重要诱因。当然,人类变老还与体内自由基增加有关,免疫的降低和压力、环境、营养、生活方式和免疫功能等其它因素也是导致衰老的成因之一。但此次发现首次证实:细胞死亡机理是导致衰老的主因。 有研究发现,节食可以让动物长寿。 因此,研究人员相信,他们或许能找到帮助人体衰老细胞自我修复损伤的DNA的方法,就有可能找到预防衰老或治疗癌症、老年性痴呆、帕金森氏综合征以及其他与基因缺陷有关的疾病的方法。 波纳表示他们下一步还将研究中断或延迟这些老鼠衰老的办法和机理。如今,限制热量摄入被证明是惟一可以让动物长寿的办法,因此,他们想采取节食办法来让这些老鼠延缓衰老。 虽然目前还不知道节食是如何让动物长寿的,但研究发现,节食的动物体内线粒体的基因突变较少,一些组织中的细胞死亡也较少。因此,波纳认为这可能是节食延缓衰老的主要机理之一。 波纳表示,对大多数来说,节食是一件不容易做到的事情。“很少有人能节食10%以上,大多数人根本就不想节食!因此,如果我们明白基因是如何在节食延缓衰老的行动起作用的,就可以开发药物或营养品来起到节食的这一作用。” 没有一个单独的基因能对衰老负责,衰老是一种多基因的复合调控过程。 不过,科学家称没有一个单独的基因对衰老负责。通过基因的调控抑制衰老基因,促进长寿基因,人类可能能活150岁甚至以上。这仅仅是推论,现实中基因不能完全决定人类的衰老与长寿。 研究百名百岁芬兰老人的学者弗里索尼和卢西加认为,人的寿命主要是通过内外两大因素实现的。内在因素是基因,外在因素是环境,包括自然的和社会的。基因仅仅是长寿的一部分原因,甚至连一半的决定作用都起不到,另一半或大半因素在于环境。环境和生活习惯在长寿上所起的作用可能达到66%。 即便从基因一方来看,科学家认为衰老也是一种多基因的复合调控过程,表现为染色体端粒长度的改变、DNA损伤(包括单链和双链的断裂)、DNA的甲基化和细胞的氧化损害等。这些因素的综合作用,才造成了寿命的长或短。
人们回顾过去20世纪一百年中所取得的辉煌成就时, 最激动人心的伟大创举之一就是和“曼哈顿的原子弹计划”、“阿波罗人类登月计划”一起被誉为本世纪科学史上三个里程碑的“人类基因组计划”
2000年6月26日是人类生命科学史上一个值得纪念的日子,美国总统克林顿在白宫宣布,人类基因组工作草图已经绘出,人体全部基因的初步测序研究工作完成。这项重大研究成果标志着人类在研究自身的过程中迈出了关键的一步。
现在大家对人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)比较熟悉,通常将HGP与阿波罗等月计划和曼哈顿原子弹计划相提并论,生物学家则强调HGP这是人类系统认识自我的最为宏大的科学工程,是人类第一次系统、全面地解读和研究人类遗传物质DNA的全球性合作计划,从重大科学意义、经济效益和社会效益方面来看, HGP无疑是这三者中最突出的,其意义远远大于人类登上月球和原子弹爆炸。
那么究竟什么是使人如此重视的HGP呢?
我们知道所有生物的遗传物质是DNA,它的总和就是基因组,就人类基因组而言,指合成有功能的人体各类细胞中蛋白质及或多肽链和RNA所必须的全部DNA顺序和结构,人体遗传物质综合就是人类基因组,由大约30亿碱基对组成,分布在细胞核的23对染色体中来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-186.html。人类基因组计划是测定人类基因组的全部DNA序列,从而解读所有遗传密码,揭示生命的所有奥秘。
诺贝尔奖获得者杜伯克于1986年在《科学(Science)》杂志上发表的一篇短文中率先提全面解剖人类基因组的计划。1988年,该计划正式获得美国国会批准,并于1990年10月1日</st1:chsdate>正式启动。其总体规划是:拟在15年内至少投资30亿美元,进行对人类基因组的分析。不久,该计划发展成一个由多国政府支持的国际项目,先后有美、英、日、德、法及中国等6个国家参加。HGP其最初的目标是,用15年时间(1990-2005),构建详细的人类基因组遗传图和物理图,确定人类DNA的全部核苷酸序列,定位全部基因,并对其他生物进行类似研究来源:https://wanghongming.com/cshi/202501-170.html。1993年,又增加了人类基因的鉴定和分离的内容来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-86.html。其终极目标即:阐明人类基因组全部DNA序列;识别基因;建立储存这些信息的数据库;开发数据分析工具;研究HGP实施所带来的伦理、法律和社会问题。1998年, 人类基因组计划增加了基因组多样性研究的内容, 强化了功能基因组研究技术平台体系。
美国政府资助的HGP由国家卫生研究院(NIH)和能源部承担。目前,有美国、德国、日本、英国、法国、中国6个国家的科学家正式加入了这一计划。由于人类基因组计划深远的影响和潜在的经济价值, 除了早期的政府介入外, 时至今日, 世界上几乎所有的大大小小的医药公司,基因组研究公司甚至毫无关系的其它公司都涉足到人类基因组研究中, 其中比较有影响力的包括美国HGS公司, Incyte公司和Celera公司.在人类基因组研究的热潮中, 无形之中形成了一场没有硝烟却异常激烈的基因争夺战. 政府和企业之间, 发达国家之间, 发达国家和发展中国家的基因争夺战亦愈演愈烈, 加速了人类基因组计划研究的进程. 人类基因组计划研究的预期进度表不断提前. 1998年对原计划进行了修改,宣布提前两年即将原定于2005年完成的测序任务提前到2003年完成,将“人类基因组DNA序列图”完成时间再提前到2001年6月。来源:https://wanghongming.com/zhishi/202412-139.html
我国人口占世界人口总数的22%,是一个多民族的群体,我们丰富的人群遗传资源是研究人类基因组多样性、人类进化以及人类疾病相关基因的宝贵材料。国家高技术发展计划(863计划)自1987年开始就注意资助研究基因组的有关技术,我国的人类基因组计划正式启动于1994年。1998年,国家人类基因组南方和北方研究中心和北京华大基因组研究中心相继成立。1999 年9月,我国基因组研究的上述3个中心共同承担了国际人类基因组大规模测序任务的1%。这一事件向世界表明,作为参与该任务的唯一的发展中国家, 我国人类基因组大规模测序工作已经开始,并具有相当的实力。它代表着中国科学家在未来的基因工程产业中占有一席之地。在这个划时代的里程碑上,已经刻上了中国人的名字。通过参与这一计划,可以分享数据、资源、技术与发言权,最终来开发我国自己的基因资源。”来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-37.html
的实施将极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展,阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理,疾病发生的机理等,人类6千多种单基因遗传性疾病和严重危害人类键康的多基因遗传易感性疾病(如心血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病等)的发病机制有望得到彻底阐明, 为这些疾病的早期预防、诊断和治疗奠定坚实基础, 为医药产业带来翻天覆地的变化;促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合,刺激相关学科与技术领域的发展,带动起一批新兴的高技术产业;基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源,还将推动对农业、畜牧业、能源、环境等相关产业的发展,改变人类社会生产、生活和环境的面貌,把人类带入更佳的生存状态。来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-179.html
以测序为主要内容的HGP已经完成,HGP已经进入了以基因功能研究为主的功能基因组学研究中,衍生了一系列基因组学研究计划,这些包括疾病基因组学、比较基因组学、基因组多样性(单倍型)、肿瘤基因组学、环境基因组学等。甚至诞生了以基因组学研究思路相同和研究策略类似的蛋白质组学、代谢组学、生理组学、化学组学个系统生物学等,总之,系统全面认识人体奥秘的战争已经方兴未艾,越演越烈,勿庸置疑,HGP是集先锋和基础,扮演了最为重要的角色。
在未来10—20年里,人类将解读所有模式生物、模式基因组和代表生物的遗传密码。截至2000年4月15日,国际人类基因组计划已对29种微生物、面包酵母、大肠杆菌、果蝇、线虫、水稻、鸡、小鼠和大鼠进行了测序。人类基因组计划还对几十种病原微生物的基因组进行了序列测定,如与胃病发生密切相关的幽门螺杆菌,引起肺病的结核杆菌和引起梅毒的螺旋体等等基因组测序都已完成,为阐明这些疾病发生的分子机理,设计诊断、治疗和预防的新方法提供了可能性来源:https://www.wanghongming.com/zhishi/202412-49.html。
利用人类基因组工作草图,人们将更容易、更彻底地理解基因对人类生、老、病、死的作用,使征服疾病、延年益寿和提高人类生命质量等成为可能。根据许多常见病致病基因的排序、定位及其基本作用等信息,科学家就可以找出包括癌症、老年性痴呆症、心脏病等在内的许多人类顽症的病因,有针对地筛选与设计新药;甚至可以根据病人的基因图谱选择或研制相应的药物,纠正基因组中可能出现的遗传缺陷,如矫正胎儿的疾病等,进行基因层次上的诊断与治疗。随着基因研究的深入,人类可以在分子水平上进行人体组织的再生治疗,甚至在病发前治愈疾病,控制人类“衰老”与“长寿”基因,保证人类健康长寿。来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-60.html
人类基因图谱绘成后,科学家将深入研究与各种疾病有关的基因、疾病基因与其他基因及环境的相互作用等。他预计,到2010年或2020年,基因疗法将成为一种普通的治疗方法。 “破译基因组密码的意义就如同在发明电脑的年代,没有人能想象到今天的计算机以及网络如此发展,21世纪将是生物技术的时代,将是基因的时代。”来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-97.html
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