我國生物基因工程抗癌技術(shù)取得突破

我國生物基因工程抗癌技術(shù)取得突破

近日我國的生物基因工程在治療腫瘤疾病方面的應(yīng)用取得了突破，一種命名為過度金屬絡(luò)合物的物質(zhì)，被以方家椿、黃愛強為首的科學(xué)家用于腫瘤疾病的治療，取得了較好的成效。我國有關(guān)部門近日在北京啟動了“中國腫瘤疾病康復(fù)促進工程”，同時舉行了“參紅——基因生物抗癌”科技成果報告會。有關(guān)專家表示，“參紅——基因生物抗癌”，不但毒副作用小，而且開創(chuàng)了零毒抗癌的時代。這種從腫瘤的致病根源即腫瘤細胞基因入手的方法，能夠扭轉(zhuǎn)腫瘤細胞惡性復(fù)制的情況，為抑制和消滅腫瘤細胞創(chuàng)造了可能。

生命科學(xué)的基因療法

美國芝加哥科學(xué)家理查德·席德于 12月5日一次生育技術(shù)研討會上，談到計劃借用多莉的技術(shù)，利用一些顯微操作器械將取自某位婦女卵子中的DNA 剔除出去，代之以將要克隆的那個人的DNA，一旦受精，這個受精卵就會分裂為50～100個細胞，此時形成的胚胎就可以移植到體內(nèi)，一個嬰兒克隆體就會在9個月之后出生，并且，他打算將生產(chǎn)過程企業(yè)化，最終目的是在美國設(shè)10～20個復(fù)制診所,另在海外設(shè)5～6個同類型診所。全世界每年克隆20萬人，受到各國政府及科學(xué)家的譴責(zé)、 反對、禁止。
該年2月23日羅斯林研究所和英國PPL醫(yī)療公司宣布，該公司又克隆出一頭牛犢，名叫“杰弗遜先生”，用的是細胞核移植技術(shù)，但用的是胚胎細胞，故與多莉不同。
20多年來，生物技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化學(xué)、環(huán)境保護等各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但迄今為止，生物技術(shù)最突出的成就是在醫(yī)學(xué)方面。由于基因工程師已經(jīng)掌握了基因剪切、拼接和重組技術(shù)，因此可以在生物體內(nèi)取出無用基因，加入有用基因。生產(chǎn)出新的藥物，創(chuàng)造出新的診斷、治療方法，例如1962年以前，用于治療糖尿病的胰島素，只能從豬或牛的胰臟中提取。1978年，利用基因工程技術(shù)人工合成胰島素取得成功，此后不久，科學(xué)家已能夠用經(jīng)過基因轉(zhuǎn)移的微生物，批量生產(chǎn)純凈的人工胰島素；用于治療侏儒癥的人體生長激素于1979年研制成功，1983年應(yīng)用于臨床。1986年，在美國和歐洲，基因工程干擾素先后投放市場；此后，促紅細胞生長素、乙肝疫苗等一大批基因工程藥物相繼投放市場。現(xiàn)今世界已有50多種生物技術(shù)新型藥物和疫苗投放市場。我國已有自行研制的15種投放市場。80年代末，我國也研制成功了基因工程干擾素，并用于臨床和實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。科學(xué)家認為，基因工程師在今后幾年內(nèi)，將有可能研制出治療免疫系統(tǒng)疾病、心血管疾病和癌癥等頑疾的基因工程藥物。利用生物技術(shù)開發(fā)出的新療法也日益增多，在治療遺傳性疾病和免疫系統(tǒng)疾病方面，尤為突出，例如，美國國立衛(wèi)生研究院的科學(xué)家用基因療法治療一名腺苷脫氨酶缺乏癥的患兒。他們將能分泌腺苷脫氨酶的健康基因注入患兒體內(nèi)，患兒免疫系統(tǒng)缺陷得到修復(fù)，功能恢復(fù)正常。我國復(fù)旦大學(xué)遺傳研究所與長海醫(yī)院合作，采用反轉(zhuǎn)錄病毒基因轉(zhuǎn)移技術(shù)，治療兩例血友病患者，取得了顯著療效，長期依靠輸血維持生命的患者，關(guān)節(jié)出血、肌肉萎縮等癥狀大為改善，體內(nèi)凝血因子濃度成倍上升，凝血活性大大提高，已持續(xù)18個月未進行輸血治療。這是迄今世界上治療血友病療效最好的一例。1990年國際上正式將基因療法用于臨床。經(jīng)衛(wèi)生部批準，上海復(fù)旦大學(xué)遺傳研究所與長海醫(yī)院的基因治療血友病技術(shù)，已正式應(yīng)用于臨床，成為我國第一例獲國家批準的基因治療技術(shù)。迄今，在臨床實踐中應(yīng)用生物技術(shù)開發(fā)的診斷、檢測裝置已有數(shù)百種，其中最重要的是血液產(chǎn)品篩選試驗裝置，這種裝置可以保證血液制品不被艾滋病毒、乙型和丙型肝炎病毒所污染。

高中生物基因工程知識點總結(jié)

(一)生物基因工程簡介

基因工程又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)。所謂基因工程是在分子水平上對基因進行操作的復(fù)雜技術(shù)，是將外源基因通過體外重組后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)，使這個基因能在受體細胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達的操作。

基因工程是生物工程的一個重要分支，它和細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程共同組成了生物工程。

重組DNA：重組DNA技術(shù)是指將一種生物體(供體)的基因與載體在體外進行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體(受體)內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達出新產(chǎn)物或新性狀的DNA體外操作程序，也稱為分子克隆技術(shù)。因此，供體、受體、載體是重組DNA技術(shù)的三大基本元件。

(二)生物基因工程特征

1)跨物種性

外源基因到另一種不同的生物細胞內(nèi)進行繁殖。

2)無性擴增

外源DNA在宿主細胞內(nèi)可大量擴增和高水平表達。

優(yōu)點：基因工程最突出的優(yōu)點是打破了常規(guī)育種難以突破的物種之問的界限，可以使原核生物與真核生物之間、動物與植物之間，甚至人與其他生物之間的遺傳信息進行重組和轉(zhuǎn)移。人的基因可以轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中表達，細菌的基因可以轉(zhuǎn)移到植物中表達。

(三)基因工程的基本工具

1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)

(1)來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

(2)功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

(3)結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DN段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。

2.“分子縫合針”——DNA連接酶

(1)兩種DNA連接酶(E?coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較：

①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(qū)別：E?coliDNA連接酶來源于T4噬菌體，只能將雙鏈DN段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來;而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。

3.“分子運輸車”——載體

(1)載體具備的條件：①能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個限制酶切點，供外源DN段插入。

③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

(2)最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

(3)其它載體： 噬菌體的衍生物、動植物病毒

以上是 高三 網(wǎng)我整理的高中生物基因工程知識點總結(jié)，希望對同學(xué)們的生物學(xué)習(xí)有幫助。

基因工程的技術(shù)

問題一：請教一下，20世紀70年代基因工程技術(shù)三大發(fā)明是什么1、限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶
2、基因工程載體頂病毒、噬菌體、質(zhì)粒）

3、逆轉(zhuǎn)錄酶

問題二：基因工程技術(shù)的發(fā)展方向1、開發(fā)針對神經(jīng)系統(tǒng)、腫瘤、心血管系統(tǒng)、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白質(zhì)和核酸等新生物技術(shù)產(chǎn)品；
2、選擇一批市場前景好的生物技術(shù)產(chǎn)品及疫苗、診斷用單克隆抗體，開發(fā)重點是乙肝基因疫苗與單克隆抗體診斷試劑等；

3、開發(fā)靶向藥物主要是開發(fā)抗腫瘤藥物。目前治療腫瘤藥物確實存在一個所謂敵我不分的問題。在殺死癌細胞的同時，也殺死正常細胞。導(dǎo)向治療就是針對這個問題提出來。所謂導(dǎo)向治療就是利用抗體尋找靶標，如導(dǎo)彈的導(dǎo)航器，把藥物準確引入病灶，而不傷及其他組織和細胞；

4、人源化的單克隆抗體的研雞開發(fā)。抗體可以對抗各種病原體，亦可作為導(dǎo)向器，但目前的單克隆抗體，多為鼠源抗體，其本身也被異種生物體視為抗原，當(dāng)被注入人體后會誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體（抗抗體）或激發(fā)免疫反應(yīng)。目前國外已研究噬菌體抗體技術(shù)，嵌合抗體技術(shù)，基因工程抗體技術(shù)以解決人源化抗體問題；

5、血液替代品的研究與開發(fā)仍然占重要地位。血液制品是采用大批混合的人體血漿制成的，由于人血難免被各種病原體所污染，如艾滋病病毒及乙肝病毒等，通過輸血而使接受輸血的人感染艾滋病或乙型肝炎的案例時有發(fā)生，因此利用基因工程開發(fā)血液替代品引人注目。

問題三：基因工程的主要應(yīng)用在哪些方面農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)
運用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。

1.轉(zhuǎn)基因魚

生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚（中國）。

2.轉(zhuǎn)基因牛

乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛（阿根廷）。

3.轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒

4.轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄

5.轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯

6.不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆

7.超級動物

導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠

8.特殊動物

導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠

9.抗蟲棉

蘇云金芽胞桿菌可合成毒蛋白殺死棉鈴蟲，把這部分基因?qū)朊藁ǖ碾x體細胞中，再組織培養(yǎng)就可獲得抗蟲棉。

環(huán)境保護

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。

利用基因工程培育的指示生物能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。

基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)（通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。）

醫(yī)學(xué)

基因作為機體內(nèi)的遺傳單位，不僅可以決定我們的相貌、高矮，而且它的異常會不可避免地導(dǎo)致各種疾病的出現(xiàn)。某些缺陷基因可能會遺傳給后代，有些則不能?；蛑委煹奶岢鲎畛跏轻槍位蛉毕莸倪z傳疾病，目的在于有一個正常的基因來代替缺陷基因或者來補救缺陷基因的致病因素。

用基因治病是把功能基因?qū)氩∪梭w內(nèi)使之表達，并因表達產(chǎn)物――蛋白質(zhì)發(fā)揮了功能使疾病得以治療?；蛑委煹慕Y(jié)果就像給基因做了一次手術(shù)，治病治根，所以有人又把它形容為“分子外科”。

我們可以將基因治療分為性細胞基因和體細胞基因治療兩種類型。性細胞基因治療是在患者的性細胞中進行操作，使其后代從此再不會得這種遺傳疾病。體細胞基因治療是當(dāng)前基因治療研究的主流。但其不足之處也很明顯，它并沒前改變病人已有單個或多個基因缺陷的遺傳背景，以致在其后代的子孫中必然還會有人要患這一疾病。

無論哪一種基因治療，處于初期的臨床試驗階段，均沒有穩(wěn)定的療效和完全的安全性，這是當(dāng)前基因治療的研究現(xiàn)狀。

可以說，在沒有完全解釋人類基因組的運轉(zhuǎn)機制、充分了解基因調(diào)控機制和疾病的分子機理之前進行基因治療是相當(dāng)危險的。增強基因治療的安全性，提高臨床試驗的嚴密性及合理性尤為重要。盡管基因治療仍有許多障礙有待克服，但總的趨勢是令人鼓舞的。據(jù)統(tǒng)計，截止1998年底，世界范圍內(nèi)已有373個臨床法案被實施，累計3134人接受了基因轉(zhuǎn)移試驗，充分顯示了其巨大的開發(fā)潛力及應(yīng)用前景。正如基因治療的奠基者們當(dāng)初所預(yù)言的那樣，基因治療的出現(xiàn)將推動新世紀醫(yī)學(xué)的革命性變化。

醫(yī)藥衛(wèi)生

1.基因工程藥品的生產(chǎn)：

許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。

微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛毎麅?nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。

⑴基因工程胰島素

胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。

將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量......>>

人類基因工程破解人類這臺生物電腦，人類不死不老絕對不是問題

《北京參考》：與衰老關(guān)系密切的因素有哪些?
童坦君：環(huán)境與遺傳因素影響著衰老進程。其中遺傳控制起著關(guān)鍵作用。衰老并非單一基因決定，而是一連串"衰老基因"、"長壽基因"激活和阻滯以及通過各自產(chǎn)物相互作用的結(jié)果。DNA(特別是線粒體DNA)并不像原先設(shè)想的那么穩(wěn)定，包括基因在內(nèi)的遺傳控制體系可受內(nèi)外環(huán)境，特別是氧自由基等損傷因素的影響，會加速衰老過程。在環(huán)境還沒盡善盡美的條件下，環(huán)境是影響衰老的重要因素。譬如我國解放前平均壽命只有35歲，而現(xiàn)在北京市民平均壽命約76歲。還有我國的長壽地方如新疆的和田、江蘇的南通、廣西的巴馬，說明了環(huán)境很重要。老百姓延緩衰老能做到的也只有盡量改善環(huán)境。但是，同一個長壽村，為什么不是每個人都長壽呢?同時說明遺傳起著關(guān)鍵作用。在普通地域，常常有長壽家族，說明長壽基因可以通過遺傳來表達。

世界衛(wèi)生組織將60歲定為老年期的開始。人的衰老猶如春夏秋冬、花開花謝一樣，是自然界的美麗現(xiàn)象，人雖然做不到永生，但是我們能追求健康長壽。探討長壽的奧秘，是醫(yī)學(xué)界的艱巨使命。如果做到80歲、90歲甚至100歲以前不顯老，或者做到無病無痛而衰老呢？為此，筆者特意走訪了我國初步解開衰老之謎的中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)衰老研究中心主任、北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部童坦君教授。

人的自然壽命約120歲

《北京參考》人的壽命究竟有多長？

童坦君：法國著名的生物學(xué)家巴豐（Buffon）指出：哺乳動物的壽命約為生長期的5-7倍，通常稱之為巴豐壽命系數(shù)。人的生長期約為20-25年，一次預(yù)計人的自然壽命為100-175年。海佛里克證明人類從胚胎到成人、死亡，其纖維母細胞可進行50次左右的有絲分裂，每次細胞周期約為2.4年，推算人類的自然壽命，應(yīng)為120歲左右。雖然不同學(xué)者解答的方式各不相同，但是結(jié)論基本一致，目前一般認為人的自然壽命為120歲左右。

《北京參考》：100年以后人的壽命還是120歲嗎？

童坦君：平均壽命受環(huán)境影響很大，但是各種動物的最高壽限都相當(dāng)穩(wěn)定。鼠類最高壽限約為3年，猴約為28年，犬約為34年、大象約為62年，而人類約為120歲。100年以后，老鼠的最高壽命還是3年。但是100年以后人的平均壽命勢必會提高。譬如我國解放前后，平均壽命就提高了一大截。要提高人類最高壽命困難重重，需要進行基因改造，雖然目前科學(xué)家在果蠅、蠕蟲中試驗成功，對其進行某些基因?qū)牖蚴挂恍┗蛲蛔儯ǜ脑欤﹦t可達到延長其最高壽命的作用。

《北京參考》：作為個體，人的壽命能否預(yù)測？

童坦君：預(yù)測壽命有多長？是很多人都希望知道的。為迎合這種心理，國內(nèi)外一些非正式醫(yī)學(xué)書刊登了壽命預(yù)測法。預(yù)測的主要依據(jù)，是將影響健康的一些列因素羅列起來，對健康有利的，根據(jù)性質(zhì)或程度，分別加壽一至數(shù)年，對健康不利因素，根據(jù)危害性質(zhì)或程度，分別減壽一至若干年。最后，將全部數(shù)據(jù)加起來得到總和，再與固定壽命指數(shù)或壽命基數(shù)相加減便可得出預(yù)測到的壽命年齡。但是在現(xiàn)實生活中，基因在人體不同的發(fā)育階段是怎樣控制衰老演變的？不前還不清楚。因此，目前世界上還沒有公認能正確預(yù)測人類壽命的方法。

肺最容易衰老

《北京參考》：人什么時候開始衰老？人體器官有衰老次序嗎？

童坦君：衰老分生理成分分生理衰老與病理衰老。同一物種不同個體，即使同一個體不同的組織或器官其衰老速度也不相同。從出生到16歲前各組織器官功能增長快，從16--20歲左右開始到平穩(wěn)期直到30---35歲，從35歲開始有的器官和組織功能開始減退，其衰老速度隨增齡而增加。如果以30歲人的各組織器官功能為100的話，則每增一歲其功能下降為：(休息狀態(tài)下)神經(jīng)傳導(dǎo)速度以 o．4％下降，心輸出量以0．8％下降，腎過濾速率以1．0％下降，最大呼吸能力以1．1％下降?？梢岳斫鉃榉巫钊菀姿ダ?。其次為腎臟的腎小球，再是心臟，而神經(jīng)、腦組織衰老速度相對慢一些。各組織器官功能隨增齡呈線形進行性下降，因此老年人容易患病，這是一般規(guī)律。但在現(xiàn)實生活中有的人衰老速度衰老的生物學(xué)指標

《北京參考》：那么，什么情況提示人衰老了?

童坦君：制約哺乳動物衰老研究的一個重要因素就是缺少可靠、易測的評估生物學(xué)年齡的標志。我們在細胞水平、分子水平發(fā)現(xiàn)了一些指標，可作為衰老生物學(xué)標志，但是還只是在實驗室階段，離應(yīng)用到生活中去還有很長的一段路要走。以下5個指標都和衰老有關(guān)，但單獨使用都有欠缺與不足的地方：

一、成纖維細胞的體外增殖能力。根據(jù)細胞的衰老假說，成纖維細胞體外增殖能力是可靠的估算供者衰老程度的指標。

二、DNA損傷修復(fù)能力。多種 DNA損傷，如：染色體移位、DNA單雙鏈斷裂、片段缺失都隨年齡積累。這一現(xiàn)象除與衰老過程中自由基生成率升高及抗氧化劑水平降低有關(guān)外，與DNA修復(fù)能力降低密切相關(guān)。作為估算DNA修復(fù)能力的指標包括非程序DNA合成、DNA聚合酶B及內(nèi)切脫氧核糖核酸酶UV2DNase和AP2DNase。另外，檢測各種DNA損傷的方法亦可用于檢測該種DNA損傷的修復(fù)能力。

三、線粒體DNA片段缺失。線粒體 DNA片段缺失的檢測可以毛發(fā)為材料，應(yīng)用甚為便利，是一項很好的衰老生物學(xué)標志。

四、DNA甲基化水平。DNA甲基化是真核生物基因表達漸成性調(diào)節(jié)的重要機制，通過改變?nèi)旧w的結(jié)構(gòu)，影響DNA與蛋白質(zhì)的相互作用，抑制基因表達。

五、端粒的長度。對人體不同的組織進行端粒長度檢測，發(fā)現(xiàn)端粒長度與細胞的壽限相關(guān)，精子、胚胎的端粒最長，而小腸粘膜細胞的端粒最短。 Zglinicki等報道，氧化壓力造成的單鏈斷裂是端?？s短的主要原因，過氧化氫誘導(dǎo)細胞出現(xiàn)衰老表型的同時，也加快端粒的縮短。因此，端粒長度不單是細胞分裂次數(shù)的"計數(shù)器"，而是一項細胞衰老的標志。
改善環(huán)境改變衰老

《北京參考》：與衰老關(guān)系密切的因素有哪些?

童坦君：環(huán)境與遺傳因素影響著衰老進程。其中遺傳控制起著關(guān)鍵作用。衰老并非單一基因決定，而是一連串"衰老基因"、"長壽基因"激活和阻滯以及通過各自產(chǎn)物相互作用的結(jié)果。DNA(特別是線粒體DNA)并不像原先設(shè)想的那么穩(wěn)定，包括基因在內(nèi)的遺傳控制體系可受內(nèi)外環(huán)境，特別是氧自由基等損傷因素的影響，會加速衰老過程。在環(huán)境還沒盡善盡美的條件下，環(huán)境是影響衰老的重要因素。譬如我國解放前平均壽命只有35歲，而現(xiàn)在北京市民平均壽命約76歲。還有我國的長壽地方如新疆的和田、江蘇的南通、廣西的巴馬，說明了環(huán)境很重要。老百姓延緩衰老能做到的也只有盡量改善環(huán)境。但是，同一個長壽村，為什么不是每個人都長壽呢?同時說明遺傳起著關(guān)鍵作用。在普通地域，常常有長壽家族，說明長壽基因可以通過遺傳來表達。

端區(qū)長度隨增齡縮短女性比男性長壽

《北京參考》：人的衰老有性別差異嗎?

童坦君：流行病學(xué)調(diào)查表明，人類女性比男性長壽。從分子水平如何解釋女性壽命比男性長這一普遍的生命現(xiàn)象呢?這得從衰老機理說起，比較公認的如氧自由基學(xué)說，還有現(xiàn)代的DNA損傷修復(fù)學(xué)說、線粒體損傷學(xué)說以及端區(qū)假說等。下面將目前國際上衰老研究的熱點結(jié)合我們自身的研究工作介紹如下，人類除干細胞外，大多數(shù)體細胞端區(qū)長度隨年齡增加而縮短，而體外培養(yǎng)的細胞端區(qū)長度隨傳代而縮短；端區(qū)縮短到一定程度，細胞不再分裂，即不能傳代，最終衰老直至死亡。端區(qū)是指染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可防止兩條染色體末端的DNA鏈(又名脫氧核糖核酸，它是蘊含遺傳信息的遺傳物質(zhì))因互相交聯(lián)而造成染色體的畸變。研究中發(fā)現(xiàn)，相同年齡組的成年男性的端區(qū)長度長于女性，但隨增齡端區(qū)長度縮短速率卻比女性快，每年差3bp。

《北京參考》：人能夠改變衰老嗎?

童坦君：運動醫(yī)學(xué)專家研究表明，心肺功能、骨質(zhì)疏松情況、肌肉力量、身體的耐久力、膽固醇水平、血壓等，通過長年鍛煉或參加體力勞動、保健是可以改善的。難以改善的指標，只有頭發(fā)的變白與皮膚彈性減退及萎縮變薄兩項。從分子水平講，我們在細胞衰老相關(guān)基因及信號傳遞通路的先后研究中發(fā)現(xiàn)抑癌基因p16通過調(diào)節(jié)1Kb蛋白活性，不通過端粒酶，就可影響端粒長度、

DNA修復(fù)能力與細胞壽命，初步闡明 p16是人類細胞衰老遺傳控制程序中的主要環(huán)節(jié)。這是我國在人類細胞衰老機理研究上取得的突破，還發(fā)現(xiàn)衰老相關(guān)基因p2 1可保護衰老細胞免于凋亡。至于還有哪些基因管著衰老、怎么管著衰老的速度，都是人類將要繼續(xù)研究的課題。

《北京參考》：老百姓目前如何做到延緩衰老?

童坦君：改善內(nèi)外環(huán)境--遵循平衡飲食、適當(dāng)運動、心理平衡原則。對于好的環(huán)境因素，我們充分利用它；對于不好的因素，要了解它、調(diào)控它。平平常常普普通通輕輕松松《北京參考》：童老您今年多大年紀?您看上去很精神，請介紹一下您的養(yǎng)生之道。

童坦君：我71歲。老年人要平平常常過日子，不要有壓力。

我覺得健康老人最重要的是雙腿靈、手腳要利落，不要老是坐著不動或躺著。如能勝任長途步行，則反映心臟功能良好。值得一提的是，老年人不要一看電視就好幾個小時。對于飲食要普普通通，不要太挑剔，也不忌口，譬如說肥肉，我也吃它一口，但總量不要太多。在心理方面，平時要做高興的事，以求輕輕松松。譬如爬山時，你可以什么事情都不想。老年人退休后的生活也可以出彩兒，但不要太累；幫著帶帶孫子，其實是最幸福的事情。

以崇尚科學(xué)為榮以愚昧無知為恥

《北京參考》：您當(dāng)初從事衰老研究工作是怎么想的?

童坦君：據(jù)統(tǒng)計，一個人一生的醫(yī)藥費用有三分之二花在老年階段，隨著老年人的增多，其醫(yī)療費用將成為家庭和社會的沉重負擔(dān)，因此老年醫(yī)學(xué)越來越重要。對衰老的研究目的就是要提高老年人的生命質(zhì)量，延長老年人的健康期、縮短帶病期而不僅僅是多活幾年。衰老研究是一個年輕的學(xué)科，過去的研究方向是整體器官研究，現(xiàn)在是在細胞水平方面研究，以后還要做模式動物研究，但是又不能把動物研究的直接結(jié)果用在人的身上，因此，衰老研究還要多樣化，不僅要在細胞水平做，還要在器官水平、整體水平做，這樣衰老機理研究才能跟上國際與時代。老年醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究對老年臨床醫(yī)學(xué)有著重要的作用。我國老年醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究還比較薄弱，如掉隊就很難趕上，我們應(yīng)以崇尚科學(xué)為榮，以愚昧無知為恥，我國雖然是人口大國，但是衰老研究工作并不矛盾，在國際上應(yīng)該處于先進行列。

美科學(xué)家衰老新解 人類壽命是可以改變的
2005年02月07日 09:12 新華網(wǎng)

美國《新聞周刊》1月17日一期刊登一篇題為《歲月的皺紋》的文章，介紹五位科學(xué)家對衰老的生物化學(xué)過程提出的新解釋；他們有一個共同的認識，即人類的壽命并不是固定不變的。文章摘要如下：

雖然死亡與納稅一樣不可避免，但是未來人們的衰老過程會變慢，壽命也會明顯延長。五位科學(xué)家對衰老的生物化學(xué)過程提出了新的解釋，為益壽延年藥物的問世敞開了大門。雖然他們的研究方法不盡相同，但都有一個共同的認識，即人類的壽命并不是固定不變的。增強：目標基因在抗衰老方面更加活躍,幾年前，分子遺傳學(xué)家辛西婭·凱尼恩的學(xué)生拿著一盤蚯蚓問過往行人他們認為這些蚯蚓有多大。多數(shù)人說，它們只有5天那么大。他們并不知道凱尼恩已經(jīng)修補了這些蚯蚓的基因。這些蠕動的生物的健康狀況完全像剛出生5天的樣子，但實際上它們已經(jīng)出生144天了 — 這是它們正常壽命的6倍。

十年來，凱尼恩堅持不懈的研究已經(jīng)表明：通過改變激素水平增強約100種基因的功能，“就可以輕而易舉地使壽命大為改變”，至少蚯蚓是這樣。這些基因有的能夠產(chǎn)生抗氧化劑；有的能夠制造天然的殺菌劑；有的則參與將脂肪運送到整個身體；還有一些被稱作是監(jiān)護人，據(jù)凱尼恩說，它們“能夠使細胞成分保持良好的工作狀態(tài)”。一般來說，這些基因越活躍生物的壽命就可能越長。

1993年，凱尼恩關(guān)于蚯蚓基因的研究成果首次發(fā)表，持懷疑態(tài)度者預(yù)言這項成果在人類身上行不通?？茖W(xué)家們?nèi)圆涣私馊祟惡万球緣勖L短如此懸殊的確切原因，更不知道改變蚯蚓壽命長短對人類來說可能意味著什么。不過，蚯蚓的細胞構(gòu)成很大程度上與高等哺乳動物十分相似。這項發(fā)現(xiàn)為生產(chǎn)保健營養(yǎng)品的長生公司打開了大門，該公司正在嘗試開發(fā)一種藥物，這種藥物能夠產(chǎn)生與凱尼恩的基因修改相同的效果。凱尼恩說：“我并不是說改變一些基因，人類就能夠長生不死，但是這可以使80歲的老人看上去像40歲的樣子。”對此，誰會反對呢？

壓力：長期緊張使細胞衰老得更快

如果你抱怨壓力使你又增添了新的皺紋或白發(fā)，很有可能你是對的。

《國家科學(xué)院學(xué)報》去年秋季發(fā)表的一項研究報告為你的這種看法提供了科學(xué)依據(jù)。參與這項研究的加州大學(xué)精神病學(xué)助理教授埃莉莎·埃佩爾和她的同事們發(fā)現(xiàn)，長期處于緊張狀態(tài)，或僅僅是感到了緊張，就能明顯縮短端粒的長度。端粒就是細胞內(nèi)染色體端位上的著絲點，可用來衡量細胞衰老過程。端粒越短，細胞的壽命就越短，人體衰老的速度就越快。

埃佩爾對39名年紀在20歲—50歲之間的女性進行了研究，她們的孩子有的患嚴重的慢性病，比如大腦性麻痹。埃佩爾將她們與同一年齡組但孩子都很健康的另外19名母親進行了比較。母親照顧患病小孩的時間越長，她的端粒就越短，而且她所面臨的氧化壓力（釋放損害DNA的自由基的過程）就越大。與感覺壓力最小的婦女相比，兩組女性中自稱壓力最大的人，其端粒與年長她們10歲的人相當(dāng)。

雖然埃佩爾承認要想證實她的發(fā)現(xiàn)還需要進行更多的研究，但是她認為這個結(jié)果可能有積極意義。她說：“既然我們認為我們能夠看到壓力會造成細胞內(nèi)的損傷，人們可能會更加重視精神健康?！彼a充說，DNA受損可逆轉(zhuǎn)是“絕對”有希望的，“改變生活方式，學(xué)會化解壓力，就有可能改進你的生活質(zhì)量、情緒和延長壽命”。

限制：嚴格控制卡路里攝取可能減緩衰老速度

1986年，當(dāng)倫納德·瓜倫特第一個提出通過限制卡路里的攝取來研究生物學(xué)的衰老時，這個主意聽上去荒唐可笑。然而在過去十年中，研究人員主要了解為什么突然降低卡路里的攝取能激發(fā)一種名為SIR2的基因的活性并能延長簡單生物體的壽命，而且取得了很大進展。

瓜倫特和一位名叫戴維·辛克萊的哈佛大學(xué)研究者都是這方面的頂尖專家，他們主要研究名為“sirtuins”的抗衰老酶，這是SIR2或哺乳動物身上的與SIR2類似的SIRT1所產(chǎn)生的蛋白家族。瓜倫特的實驗已經(jīng)搞清楚了SIR2背后的很多基本分子過程。例如一種名為NADH的天然化學(xué)物質(zhì)可以抑制“sirtuins”發(fā)揮作用；他們已經(jīng)確認NADH含量較低的酵母存活的時間更長。辛克萊發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇與限制卡路里攝取有關(guān)聯(lián)。研究表明，酵母在大劑量白藜蘆醇的作用下能延長壽命70％。

因為很少有人愿意大幅度限制卡路里的攝取，瓜倫特就開始尋找一種有相同功效的藥劑。長生公司也開始利用瓜倫特的研究成果，這意味著有朝一日不用再提節(jié)食這個字眼，人類或許照樣能從限制卡路里攝取中獲得好處。

補給：兩種化學(xué)物質(zhì)使老鼠變年輕

據(jù)《國家科學(xué)院學(xué)報》2002年發(fā)表的研究報告說，加州奧克蘭研究所兒童醫(yī)學(xué)專家布魯斯·埃姆斯和他的同事把兩種在體細胞中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì) — 乙?；鵏肉堿和α硫辛酸 — 給老鼠吃。這不僅使老鼠在解決問題和記憶測試中表現(xiàn)更佳，而且行動起來也更加輕松和充滿活力。

研究人員確認，不同化學(xué)物質(zhì)混合起來能夠改善線粒體和細胞器的功能，而細胞器是細胞主要的能量來源。埃姆斯在一項研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入過氧化鐵或過氧化氫的時候，硫辛酸能保護細胞不被氧化。

衰老：透過現(xiàn)象看本質(zhì)

一、前言

當(dāng)前，生命科學(xué)有關(guān)衰老機制的研究，正處于百花齊放、碩果累累的時期(Comfort, 1979; Medvedev, 1990; Hayflick, 1998; Kirkwood, 1999; Warner, 2005; Yin & Chen, 2005)，然而，由于衰老過程極其復(fù)雜，影響因素千變?nèi)f化，又由于各個領(lǐng)域研究工作者的知識局限和專業(yè)偏見，我們實際面臨的是一個魚龍混雜，莫衷一是的混亂局面(Medvedev, 1990; Olshansky et al. 2002; de Grey et al., 2002; de Magalhaes, 2005)。

在這篇論文中，我們將首先簡明地回顧有關(guān)衰老機理研究的重要進展，探討在衰老過程中，遺傳基因調(diào)控與不可避免的環(huán)境因子損傷的相互作用。接著，我們強調(diào)指出，為了研究真正意義上的衰老過程，應(yīng)該將注意力集中在健康狀態(tài)下的種種生理性老化改變，而不是病理性變化。例如，生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的增齡性損變是一個最為普遍存在的老化現(xiàn)象。在詳細闡述自由基氧化和非酶糖基化生化過程，以及熵增性老年色素形成生化機理后，重點探討了羰基毒化（應(yīng)激）在衰老過程中的特殊重要意義（Yin & Brunk,1995）。最后，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，提出生化副反應(yīng)損變失修性累積是生理性衰老過程的生化本質(zhì)。

二、衰老理論概述和對衰老機理研究的總體評論

大量的生命現(xiàn)象和實驗事實提示，盡管少數(shù)低等動物的死亡顯示出有一些神秘的“生命開關(guān)”在起作用，但衰老過程，尤其是高等動物在成年后的衰老過程已被清楚地認識到是一個受環(huán)境因素影響的緩慢漸進的損傷和防御相拮抗的過程。大量現(xiàn)行的重要的衰老研究成果都無可爭辯地顯示了這一點(Comfort, 1979; Medvedev, 1990; Hayflick, 1998; Yin, 2002)。為了便于分析和討論，我們首先列出數(shù)十種迄今最為重要的衰老學(xué)說：

整體水平的衰老學(xué)說主要有：磨損衰老學(xué)說(Sacher 1966)、差誤成災(zāi)衰老學(xué)說(Orgel 1963)、代謝速率衰老學(xué)說、自體中毒衰老學(xué)說(Metchnikoff 1904)、自然演進衰老學(xué)說（程控學(xué)說）、剩余信息學(xué)說（程控學(xué)說）、交聯(lián)衰老學(xué)說;

器官水平的衰老學(xué)說有：大腦衰退學(xué)說、缺血損傷衰老學(xué)說、內(nèi)分泌減低衰老學(xué)說(Korencheysky, 1961)、免疫下降衰老學(xué)說(Walford 1969)；

細胞水平的衰老學(xué)說有：細胞膜衰老學(xué)說(Zs.-Nagy, 1978)、體細胞突變衰老學(xué)說(Szilard, 1959)、線粒體損傷衰老學(xué)說(Miquel et al., 1980)、溶酶體（脂褐素）衰老學(xué)說(Brunk et al., 2002)、細胞分裂極限學(xué)說（程控學(xué)說）；

分子水平的衰老學(xué)說有：端?？s短學(xué)說（程控學(xué)說）、基因修飾衰老學(xué)說、DNA修復(fù)缺陷衰老學(xué)說(Vilenchik, 1970)、自由基衰老學(xué)說(Harman, 1956, 2003)、氧化衰老學(xué)說(Sohal & Allen, 1990; Yu & Yang, 1996)、非酶糖基化衰老學(xué)說(Cerami, 1985)、羰基毒化衰老學(xué)說(Yin & Brunk, 1995)和微量元素衰老學(xué)說(Eichhorn, 1979)等等。

其它重要的衰老學(xué)說還有熵增衰老學(xué)說(Sacher 1967, Bortz, 1986)、數(shù)理衰老學(xué)說和各種各樣的綜合衰老學(xué)說(Sohal, 1990; Zs.-Nagy, 1991; Kowald & Kirkwood, 1994)。從上述26種主要的衰老學(xué)說可以初略的看出絕大多數(shù)衰老學(xué)說（22種）認為，衰老是因生命過程中多種多樣的外加損傷造成的后果。簡言之，是一個被動的損傷積累的過程。

應(yīng)該說明的是在4種歸類為“程控學(xué)說”的衰老理論中，細胞分裂極限學(xué)說和端?？s短學(xué)說所觀察研究的所謂“細胞衰老”與動物整體的衰老有著很大的差別。就“細胞不分裂”這個概念本身而言，并不是“細胞衰老”的同義詞。解釋很簡單，終末分化的神經(jīng)細胞和絕大多數(shù)肌肉細胞在生命的早期（胎兒或嬰兒）時期完成了分化以后，便不再分裂，卻仍然健康的在動物體內(nèi)延用終身(Sohal, 1981; Porta, 1990)。近來Lanza等甚至用體外培養(yǎng)接近倍增極限的胎牛二倍體成纖維細胞作為供核細胞成功地培育出了6只克隆牛(Lanza et al., 2000)，所述的6只克隆牛的端粒比同齡有性生殖牛還長。其實，從衰老過程的常識（或定義：衰老是生物體各種功能的普遍衰弱以及抵抗環(huán)境傷害和恢復(fù)體內(nèi)平衡能力逐漸降低的過程）的角度來講：端?？s短與細胞和整體動物的增齡性功能下降基本無關(guān)。因篇幅所限，本文不作詳談(Wakayama et al. 2000; Cristofalo et al., 2004)。

生命科學(xué)對于遺傳因子與環(huán)境損傷各自如何影響衰老進程的認識經(jīng)歷了漫長的“各自為證”的階段。經(jīng)過遺傳生命科學(xué)家?guī)资甑男燎谔剿鳎F(xiàn)已實驗確定的與衰老和長壽有關(guān)的基因已達幾十種(Finch & Tanzi 1997; Warner, 2005;)，例如：age-1, Chico, clk-1, daf-2, daf-16, daf-23, eat-2, gro-1, hsf-1, hsp-16, hsp-70, Igflr+/-, indy, inR, isp-1, KLOTHO, lag-1, lac-1, MsrA, mth, αMUPA, old-1, p66sh, Pcmt, Pit-1, Prop-1, ras2p, spe-26, sag, sir2, SIRT1, sod1 基因等等(Hamet & Tremblay, 2003; Warner, 2005)。這些壽命相關(guān)基因可被大致分為四類：1）抗應(yīng)激類基因（如，抗熱休克，抗氧應(yīng)激類）；2）能量代謝相關(guān)基因（如，胰島素/胰島素因子信號途徑，限食或線粒體相關(guān)基因）；3）抗損傷和突變類基因（如，蛋白質(zhì)和遺傳因子的修復(fù)更新等）；4）穩(wěn)定神經(jīng)內(nèi)分泌與哺乳動物精子產(chǎn)生的相關(guān)基因等。好些“壽命基因”的生物學(xué)功能目前還不是很清楚。

另外，研究發(fā)現(xiàn)的與細胞分裂和衰老相關(guān)的細胞周期調(diào)控因子有CDK1、PI3K、MAPK、IGF-1和 P16等等(Wang et al., 2001; de Magalhaes, 2005)。因此，生命科學(xué)家已經(jīng)清醒地認識到確有與衰老和長壽相關(guān)的基因，但掌管壽命長短的遺傳因子不是一個或幾個，也不是一組或幾組，而是數(shù)以百計的遺傳因子共同作用的結(jié)果(Holliday, 2000; Warner, 2005)。衰老過程是與生理病理相關(guān)的，在調(diào)控、防御、修復(fù)、代謝諸多系統(tǒng)中的多個基因網(wǎng)絡(luò)共同協(xié)調(diào)，抵御種種環(huán)境損傷的總結(jié)果。總之，衰老是先天（遺傳）因素和后天（環(huán)境）因素共同作用的結(jié)果，已逐漸成為衰老生物學(xué)研究領(lǐng)域公認的科學(xué)事實。

認清了動物衰老的上述特征，關(guān)于衰老機制的研究便可理性地聚焦在（分子層面上的）損傷積累和防御修復(fù)的范圍之內(nèi)。

三、衰老的生理性特征和潛藏的分子殺手

為了討論真正意義上的衰老機制，有必要對衰老和老年疾病作較為明晰的界定。一般來講，學(xué)術(shù)界普遍認同：衰老不是一種疾病。衰老機制主要研究的是生物體健康狀態(tài)下的生理性老化改變。

考慮到衰老過程是一個普遍存在的、漸進性的、累積性的和不可逆的生理過程,因此造成生理性衰老的原因應(yīng)該是有共性的損傷因素(Strehler, 1977)。這些因素造成的積累性的，不可逆的改變才是代表著實際意義的衰老改變。

其實無論是整體水平、器官水平還是細胞水平的衰老改變歸根結(jié)底還是分子水平的改變，是分子水平的改變分別在不同層次上的不同的表現(xiàn)形式而已。許多非疾病性衰老改變，例如增齡性血管硬化造成的血壓增高，又例如膠原交聯(lián)造成的肺纖維彈性降低和肺活量下降，還有皮膚松弛，視力退化，關(guān)節(jié)僵硬等等都隱含著生物大分子的內(nèi)在改變(Bailey, 2001)。這些改變從整體和組織器官的角度來講不算生病，但分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)“病變”了。例如，蛋白質(zhì)的交聯(lián)硬化就是一個最為常見的不斷絞殺生命活力的生化“枷鎖”，即使是無疾而終的老人，體內(nèi)蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)與年輕人的相比也早已面目全非了。生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的增齡性損變和修飾是一個普遍存在的老化現(xiàn)象。衰老的身體，從里到外、從上到下都可觀察到增齡性的蛋白質(zhì)損變。

當(dāng)然，許多學(xué)者會毫不猶豫地贊同，基因受損應(yīng)該是導(dǎo)致衰老的重要原因之一。然而，‘衰老過程為體細胞突變積累’的假說卻遭到了嚴謹?shù)目茖W(xué)實驗無情地反駁，例如，輻射損傷造成遺傳因子突變在單倍體和二倍體黃蜂(wasp)身上應(yīng)該造成明顯的壽差，但研究結(jié)果表明，DNA結(jié)構(gòu)遭受加倍輻射損傷的二倍體黃蜂的壽命與單倍體黃蜂相比沒有出現(xiàn)顯著性的壽命差別，否定了上述推測 (Clark & Rubin, 1961; Lamb, 1965)。另外，大量的生物醫(yī)學(xué)研究表明，衰老過程中DNA損傷和突變的增加主要導(dǎo)致病理性改變(Bohr, 2002; Warner, 2005)，比如，造成各種各樣的線粒體DNA的疾病(Holliday, 2000; Wallace, 2003)以及癌變的產(chǎn)生等。考慮到衰老過程明顯的生理特征，蛋白質(zhì)的增齡性損傷和改變則顯然比遺傳物質(zhì)的損傷、變構(gòu)對“真正衰老”做出了更多“實際的貢獻”(Kirkwood,1999; Ryazanov & Nefsky,2002; Yin & Chen, 2005)。

另外，Orgel (1963) 提出的“差誤成災(zāi)衰老學(xué)說”認為：衰老是生物體對‘蛋白質(zhì)合成的正確維護的逐漸退化’也遇到了科學(xué)實驗的強烈挑戰(zhàn)而基本被否定(Gallant & Palmer 1979; Harley CB et al., 1980)。Harley等人(1980)的研究表明：‘體外培養(yǎng)的人體成纖維細胞在衰老過程中蛋白質(zhì)的合成錯誤沒有增加’（注意，對于蛋白質(zhì)來說，氧化應(yīng)激幾乎為無孔不入和無時不在的生命殺手）。進而，該領(lǐng)域的科學(xué)家們越來越清楚地認識到,蛋白質(zhì)的表達后損變才是生命活動和衰老的最主要的表現(xiàn)。因為與衰老相關(guān)的蛋白質(zhì)變構(gòu)在衰老身體的各個部位比比皆是（如身體各器官組織的增齡性纖維化和被種種疾病所加速的纖維化），而且組織內(nèi)蛋白質(zhì)的衰老損變是最終的也是最普遍的衰老現(xiàn)象。事實上，老化蛋白質(zhì)損傷幾乎在每個衰老假說中都有所涉及。因此，本論文的分析和討論的重點將聚焦在蛋白質(zhì)的損傷和修復(fù)與衰老的相關(guān)性等范疇。

總的來說，蛋白質(zhì)的合成、損變與更新貫穿于整個生命過程中。在生命成熟以后，蛋白質(zhì)的合成與降解（速度）處于動態(tài)平衡中。隨著年齡增長，這個平衡逐漸出現(xiàn)傾斜(Bailey, 2001; Terman, 2001)。衰老的生物體細胞內(nèi)無論是結(jié)構(gòu)蛋白還是功能性蛋白質(zhì)的損傷和改變的報道比比皆是(Stadtman, 1992, 2003; Rattan, 1996; Ryazanov & Nef

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