여기 앉아서 이 기사를 읽는 동안 세포는 계속해서 필요한 모든 다양한 생화학적 반응을 수행하면서 몸에서 일하고 있습니다. 그들이 따라 가면서 돌연변이를 일으키고 환경 독소를 견디며 완벽하지 않은 식단에서 영양분을 흡수하기 위해 최선을 다합니다.
시간이 지남에 따라 우리의 세포는 약해지기 시작합니다. 한때 준비된 우리의 생물학적 군인, 노동자 및 보호자는 더 이상 예전의 것이 아닙니다. 우리는 ... 끊임없이 늙어갑니다. 이 보편적으로 받아들여지는 사실은 이제 최근에 발견된 장수 분야가 불멸에 대한 이야기로 윙윙거리고 있기 때문에 일부 낙관적인 연구자들에 의해 일시적인 장애물로 간주됩니다.
왜 갑자기 바뀌었습니까? 사실, 불멸에 대한 추구는 새로운 유행이 아닙니다. 젊음의 샘과 영생을 위한 비약에 대한 탐구는 인류의 여명 자체부터 존재해 왔습니다. 그러나 장수 분야의 최근 실험은 노화가 정말로 불가피한 것인지, 아니면 이것이 우리의 발견을 기다리고 있는 치료법이 있는 또 다른 질병인지 궁금해하게 하는 흥미로운 새로운 관찰 결과를 가져왔습니다.
아래 섹션에서 저는 지난 XNUMX년 동안 장수 및 장수 분야를 크게 발전시킨 세 가지 주요 실험에 대해 논의할 것입니다. 건강 범위 연구. 이러한 연구는 불멸에 이르는 길이 존재한다면 숨겨진 샘이나 마법의 물약에 있는 것이 아니라 우리 자신의 세포와 조직 안에 숨겨진 세계를 이해하는 데 있음을 분명히 합니다.
Parabiosis 연구
젊음의 특징은 신체의 능력입니다. 전구 세포 오래되거나 손상된 세포를 새 것으로 교체합니다. 나이가 들어감에 따라 이 능력은 사라지고 더 이상 동일한 효율로 새로운 세포로 조직을 보충할 수 없습니다. 이는 근육 위축 및 장기 기능 저하와 같은 문제를 유발합니다. 2005년 스탠포드 연구원 Thomas Rando 박사와 동료들은 근육의 일종인 위성 세포의 능력에 대한 연령의 영향을 조사한 논문을 발표했습니다. 전구 세포, 증식하고 재생합니다. (Conboy et al., 2005). 이 연구실에서 수행한 이전 연구에 따르면 오래된 위성 세포가 새로운 세포를 생성하는 능력(일명 "재생 잠재력")이 감소하는 것은 세포 내부의 변화 때문이 아니라 환경으로부터 외부 재생 활성화 신호의 부족 때문인 것으로 나타났습니다. (Conboy et al., 2003). 즉, 세포 자체에 문제가 있는 것이 아니라 세포 환경이 재생을 멈추게 한 것입니다.
순환계는 세포 환경을 형성하는 데 도움이 되는 영양소 전달 시스템입니다. 세포가 기능하는 데 필요한 재료를 세포에 공급하여 이를 수행합니다. 2005년 Rando 연구실은 노화된 유기체의 순환계를 더 어린 동물의 순환계로 교체할 수 있는지 여부를 질문했습니다. 확산 오래된 위성 세포의 이 질문을 조사하기 위해 Rando 연구소 연구원들은 parabiosis라는 절차를 통해 젊고 오래된 쥐의 순환계를 외과적으로 연결했습니다. 생쥐의 순환계를 동기화한 후, 나이든 생쥐의 위성 세포는 어린 생쥐의 위성 세포와 유사한 재생 잠재력을 나타내는 새로운 세포를 더 잘 생성할 수 있었습니다. 추가 연구는 또한 수명 연장에 대한 parabiosis의 영향을 문서화했습니다. 이 연구에서 생쥐는 분리되기 전 단 125개월 동안 공생생물로 연결되었다. 보다 젊은 순환계에 노출되면 생쥐의 수명이 130주에서 5주로 증가하여 전반적으로 수명이 2021% 증가했습니다(Zhang et al., XNUMX).
회춘하는 뇌척수액
parabiosis 연구는 흥미진진한 진전이었지만, 그 의미는 순환계에 더 쉽게 접근할 수 있는 조직으로 제한되었습니다. 그만큼 중추 신경계 반면에 (CNS)는 쉽게 접근할 수 없습니다. CNS는 다음으로 보호됩니다. 혈액 뇌 장벽, 밀접하게 연결된 상피 세포 시스템은 혈액에서 순환하는 잠재적으로 해로운 박테리아와 바이러스로부터 신경계를 보호합니다. 중추신경계의 세포가 노화됨에 따라 알츠하이머 및 파킨슨 병. 따라서 CNS의 세포를 젊어지게 하는 방법을 찾는 것도 건강 수명과 장수를 위해 매우 중요합니다.
이 문제를 해결하기 위해 스탠포드 연구원인 Dr. Tal Iram과 Dr. Tony Wyss-Coray는 세포 환경을 보충하는 것이 다른 조직에서 볼 수 있는 CNS에서 유사한 노화 방지 효과를 가질 수 있는지 조사했습니다. 늙은 쥐와 어린 쥐의 순환계를 연결하는 대신(혈액과 혈장 교환이 가능함), 그들은 뇌척수액 수혈을 수행했습니다. 대뇌 척수액 (CSF) 늙은 생쥐와 어린 생쥐.
그들의 연구에서 Dr. Wyss-Coray와 Dr. Iram은 늙은 쥐의 심실계에 젊은 CSF(쥐와 인간 모두에서)를 주입하면 나이든 동물의 CNS 세포에서 핵심 기능이 향상된다는 것을 보여주었습니다. 특히, CSF 수혈은 증식을 증가시켰고 분화 희소돌기아교세포 전구세포(OPC) 집단의 OPC는 성숙한 희돌기아교세포(Oligodendrocytes)를 생성하는 세포로, 뉴런 통신을 돕는 미엘린(myelin)이라는 지방 전도성 물질로 뉴런을 감싸는 역할을 하는 뇌의 신경교 세포 유형입니다.
나이가 들면서 부피가 하얀 물질 (수초화된 뉴런으로 구성된 뇌의 조직)이 감소하여 인지 기능에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 Wyss-Coray 박사와 Iram 박사의 결과가 시사하는 바는 OPC의 회복이 백질 손실을 상쇄하고 나이가 들어감에 따라 인지 기능 저하를 억제할 수 있다는 것입니다. 흥미롭게도 2014년 Wyss-Coray 연구소의 또 다른 연구는 인지 기능과 시냅스 가소성 parabiosis 수술을 받은 나이든 쥐에서.(Villeda et al., 2014).
이러한 parabiosis 및 CSF 수혈 연구는 기능 및 생물학적 노화에 대한 세포 환경의 중요성을 확립하는 데 기초적이었지만 다음 중요한 질문에 대답하지 않았습니다. 환경에 문제가 있다는 것을 알면 구체적으로 무엇에 문제가 있습니까? 이 질문에 답하면 세포가 더 젊어진 자신으로 돌아갈 수 있도록 세포의 환경을 변화시키는 치료법을 개발할 수 있습니다.
호바스 시계
Wyss-Coray 및 Rando 연구는 세포 외부에서 일어나는 일이 중요하다는 것을 보여주었습니다. 그러나 내부에서 무슨 일이 일어나고 있습니까? 우리가 원형질막을 지나 세포질을 지나 세포의 명령 센터인 핵으로 잠수한다면 우리는 우리의 DNA를 찾을 수 있을 것입니다. DNA는 우리 세포가 기능하기 위해 사용하는 지침의 모음으로 생각할 수 있습니다. 또한, 우리의 DNA에는 후성유전체(epigenome)라고 불리는 것이 있는데, 이는 우리 유전자 상단에 위치하며 세포에서 언제 어디서 발현되는지를 조절하는 표시 패턴입니다. 나이가 들면서 다음과 같은 후성 유전적 패턴이 DNA 메틸화 영향을 유전자 표현. 어떤 경우에는 DNA 메틸화의 특정 패턴이 축적되거나 손실되면 장수 관련 유전자가 억제될 수 있습니다(Salas-Pérez et al., 2019). 이것은 세포 기능을 손상시키고 궁극적으로 우리를 늙어보이고 느끼고 행동하게 만듭니다. 2011년 UCLA의 인간 유전학 및 생물통계학 연구원인 Dr. Steve Horvath는 다음과 같이 말했습니다. 상관 관계 DNA 메틸화 패턴과 노화 사이에서 세포 건강에 대한 새로운 생화학적 벤치마크를 생성하여 연구자들이 현재 후성유전학적 시계라고 부르는 새로운 생화학적 벤치마크를 생성합니다(Blocklandt et al., 2011; Horvath, 2013).
Horvath의 후성 유전적 시계에 대한 소문이 나자 과학자들은 시계를 되돌리기 위해 후성 유전적 패턴을 뒤집을 가능성을 열심히 탐구하기 시작했습니다(Rando & Chang, 2012). 연구에 따르면 운동과 좋은 식이 요법과 같은 건강한 개인 생활 방식 선택을 유지하면 세포가 젊은 세포에서 발견되는 것과 더 유사한 후성 유전 패턴을 유지하는 데 도움이 될 수 있지만 이러한 변화는 지금까지 시계를 되돌릴 수 있었습니다(Quach et al., 2017 ). 연구자들은 현재 후성유전체를 편집할 다른 방법을 찾고 있습니다. 다음과 같은 새로운 도구를 사용할 수 있습니다. CRISPR, 우리가 들어가서 DNA의 후성 유전 패턴을 수동으로 변경하는 것이 가능합니다. 현재 이 분야에서 많은 연구가 진행되고 있지만(즉, Lau and Suh et al., 2017), 우리는 후성유전체가 노화 과정에 직접적으로 기여하는 정도와 그것을 편집하면 의도한 노화 방지 효과가 나타납니다.
결론적으로…
이러한 연구는 우리가 수명 연장의 과학적 비밀을 풀기 위해 잘 가고 있음을 보여줍니다. 150세까지 사는 최초의 사람은 이미 태어났다고 한다!
최근의 발전을 고려할 때 현재의 한계 이상으로 인간의 수명을 연장할 수 없을 것이라고 상상하기 어렵습니다. 그러나 노화가 단순히 치료를 기다리는 또 다른 질병인지 여부는 논쟁의 여지가 있습니다. 과학이 죽음을 능가할 수 있는지 여부는 시간이 말해줄 것입니다.
어떤 사람들은 우리가 이 재치 있는 게임에 전혀 참여해서는 안 된다고 생각하지만 한 가지는 확실합니다. 호기심은 우리 인간성의 필수적인 부분이며 우리가 사는 동안 우리의 호기심은 항상 우리로 하여금 이 영원한 질문에 대한 답을 찾도록 이끌 것입니다. .
과학이 사망률을 능가할 수 있는지는 시간이 말해줄 것이다
저자에 관하여
Arielle Hogan은 버지니아 대학교에서 생물학 학사 및 프랑스어 학사 학위를 받았습니다. 그녀는 현재 박사 과정을 밟고 있습니다. UCLA NSIDP 프로그램 신경과학 박사. 그녀의 연구는 CNS 손상과 신경 복구에 중점을 둡니다. 특히, 그녀는 PNS 재생을 허용하는 차등 고유 전사 프로그램을 연구하고 있으며 이러한 전사 프로그램이 재생을 촉진하기 위해 CNS 손상 모델에서 어떻게 유도될 수 있는지 조사하고 있습니다. 그녀는 또한 바이오메카트로닉스 및 BMI(뇌-기계 인터페이스)에 대해 배우고 과학 봉사 활동 및 교육에 참여하는 것을 즐깁니다. 실험실 밖에서 그녀는 프랑스어를 연습하고, 농구를 하고, 영화(심지어 나쁜 영화라도)를 보고, 여행하는 데 시간을 보냅니다. Arielle Hogan에 대한 자세한 내용은 전체 프로필을 참조하세요.
참고자료
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Villeda, SA, Plambeck, KE, Middeldorp, J., Castellano, JM, Mosher, KI, Luo, J., Smith, LK, Bieri, G., Lin, K., Berdnik, D., Wabl, R., Udeochu, J., Wheatley, EG, Zou, B., Simmons, DA, Xie, XS, Longo, FM 및 Wyss-Coray, T. (2014). 젊은 혈액은 생쥐의 인지 기능 및 시냅스 가소성의 연령 관련 손상을 역전시킵니다. 자연 의학, 20(6), 659-663. https://doi.org/10.1038/nm.3569
Zhang, B., Lee, DE, Trapp A., Tyshkovskiy, A., Lu, AT, Bareja, A. Kerepesi, C., Katz, LH, Shindyapina, AV, Dmitriev, SE, Baht, GS, Horvath, S ., Gladyshev, VN, White, JP, bioRxiv 2021.11.11.468258;doi:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258
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