三项独立研究同时证实,抑制肿瘤细胞生长的基因p16INK4a在细胞衰老过程中也起着关键作用。研究发现,衰老细胞中p16INK4a基因的表达水平显著升高,这些细胞的功能效率远低于年轻细胞。即使将年老小鼠的衰老细胞移植到年轻小鼠体内,这些细胞仍保留着衰老特征。相比之下,缺乏p16INK4a基因的小鼠细胞随年龄增长的功能衰退较轻微,其表现与年轻小鼠细胞相似。
北卡罗来纳大学、密歇根州立大学和哈佛大学医学院的研究团队在胰腺胰岛细胞、大脑干细胞和血液干细胞中观察到了类似的结果。这些发现表明,不同类型细胞可能共享共同的衰老机制,提示糖尿病等与衰老相关的疾病可能源于细胞增殖能力的衰竭。北卡罗来纳大学医学院医学与遗传学副教授Norman E. Sharpless博士指出:“随着年龄增长,p16INK4a表达增加,某些干细胞逐渐丧失分化和自我更新的能力。”
这三项研究报告于9月6日发表在《自然》杂志上。北卡罗来纳大学团队重点研究了p16INK4a对胰腺胰岛细胞功能的影响。胰岛细胞负责胰岛素的产生和分泌。由于p16INK4a能阻止癌细胞增殖,且其表达随年龄增长而增加,科学家推测该基因在衰老中可能发挥类似作用。研究人员构建了p16INK4a基因敲除或过表达的小鼠模型。
Sharpless表示,p16INK4a缺失的小鼠随着年龄增长,胰岛细胞仍能继续增殖,“与年轻动物相似”;而p16INK4a过表达的小鼠胰岛细胞则过早衰老,并提前停止增殖。“这些结果提示,如果我们能以某种方式减弱人体内的p16INK4a活性,可能促进成人胰岛的再生,为糖尿病提供新的治疗策略。”在大脑干细胞和血液干细胞的研究中也得到了类似结论。
由Sean Morrison博士领导的密歇根大学团队调查了神经干细胞和祖细胞中p16INK4a的功能。研究表明,衰老细胞中p16INK4a表达显著增加,而p16INK4a缺失的神经干细胞功能更好,在一定程度上不会衰老。哈佛大学医学院David Scadden博士领导的团队在造血干细胞中研究了p16INK4a的功能,发现p16INK4a是造血干细胞衰老信号的分子基础。哈佛的研究还证实,p16INK4a缺失的老年小鼠造血干细胞功能优于对照组,表明p16INK4a是导致这些细胞衰老的原因。
Sharpless指出,基于p16INK4a开发新的抗衰老疗法需考虑两个重要条件:“第一,即使p16INK4a缺失的老年小鼠干细胞功能增强,它们并不会活得更久,因为p16INK4a是一个重要的抑癌基因,缺失该基因的小鼠会更容易患癌。第二,在这三项研究中,p16INK4a缺失仅与部分衰老相关,表明除p16INK4a外,还有其他因素参与衰老过程,但我们尚不清楚这些因素。”
尽管如此,该基因研究已成为衰老研究的重要生物标志物。Sharpless说:“如果你每天坚持限制热量摄入、喝绿茶或白藜芦醇来延缓衰老,为什么不思考一下:有益的事情并非完全是良性循环?现在我们有了一个生物标志物,可以检测这些干预措施的效果。”