人類能成功戰勝衰老嗎?與自然規律的博弈在繼續

old Image copyright Getty Images

衰老是人類器官開始衰竭走向死亡的一個不可逆的過程,全世界的科學家都在試圖攻克衰老。本文介紹的蠕蟲和3D打印機可能有助於人類戰勝衰老,永葆青春。

在德克薩斯州一個陽光明媚的早晨,分子生物學家王濛(音)正在朝實驗室走去。她猜都猜不到抵達實驗室後,等著自己的是什麼:數萬隻蠕蟲被裝在不同的盒子裏,不停地蠕動著。她仔細地觀察每只盒子裏的蠕蟲,過了一會恍然大悟,她觀察到的現象興許可以治癒人類無可挽回的變弱症狀:衰老。

全球每天有10萬人死於與衰老有關的疾病,比如癌症、風濕和阿爾茨海默氏症。但越來越多的科學家表示,情況不一定非得如此。

Image copyright Getty Images
Image caption 越來越多的科學家表示,我們能戰勝與衰老有關的疾病

BBC國際頻道(BBC World Service)的播客頻道調查(The Inquiry)採訪了部分世界頂級科學家,向他們請教了有關衰老的本質,以及可能"治癒"衰老的前沿科學,如微生物群的作用到3D打印器官技術等。

衰老

衰老究竟是什麼?如果能放大觀看到人體分子這個層次,你會看到微小但量會持續增加的損傷在細胞、組織和器官中不斷擴大。這種損傷持續積累,像俄羅斯套娃似的相互嵌套一樣,最後影響到整個人體機能。

丹麥醫生克里斯滕森(Kaare Christensen)解釋說,"當我們身體的修復跟不上損傷的時候,衰老就開始了。"

克里斯騰森從醫多年,直到有一天他覺得自己受夠了治療病人的工作。現在,他是丹麥衰老研究中心(Danish Aging Research Centre)的負責人。在那裏,他試圖讓人們首先做到不會患病。

他指出,我們已經看到了一些進展。他說, 19世紀中期世界大部分地區的預期壽命約為40歲,但現在北歐一些國家已接近80歲,世界其他地區也正在迎頭趕上。

這主要是因為嬰兒和兒童死亡率降低,而非人類壽命本身增加了。

即便如此,同時也出現了另一個前景光明的變化。

Image copyright Getty Images
Image caption 現在的老年人更健康,他們的牙齒證明了這一點

克里斯騰森說,"老年人的身體狀態比以前好。比如說,一個容易觀察到方面是牙齒。你會發現,以十年為間隔,老年人的牙齒變得越來越好。"

他說,牙齒是整體健康情況的一種標誌。牙齒情況直接影響我們正常進食和獲取營養的能力。牙齒的健康狀況也能表明身體其他部位是否狀態良好。

克里斯滕森說,老年人不僅牙齒比以前好,智商測試成績也有提高。他認為這和全球生活水平改善有關。

他說,"原因包括生活條件改善、教育水平提升……以及早前從事的工作性質。"

他認為這種進展趨勢會持續下去。但會持續多久呢?

目前全世界最長壽記錄的保持者是法國人讓娜·路易斯·卡爾芒(Jeanne Louise Calment)。她活了122歲。有意思的是,她在20多年前的1997年去世。在那之後,又發生了很多事情。

器官打印

生物物理學家布豪米克(Tuhin Bhowmick)出生於印度班加羅爾的一個醫生家族。他還記得常在飯桌上談論到他父親或叔伯無力挽救的病人。每當他問他們為什麼無法阻止死神時,他父親都會回答說他們已經盡了力。畢竟,醫學有自己的局限。

Image copyright Getty Images
Image caption 新器官可以讓人重獲新生

布豪米克回憶說,"我當時想,'好吧,那我以後不當醫生了,我要成為一個研發藥品的人。"

他說,衰老導致的死亡通常與重要器官,比如心臟、肺和肝臟的機能衰竭有關。如果病人能夠從捐獻者那裏得到一個機能正常的器官,像布豪米克的父親這樣的醫生就能讓他們重獲新生。但情況並非總是如此。

其中的問題在於,需要器官的人比能夠捐獻器官的人多。全世界等著換腎或心臟的老年人排起了長隊,但必須找到完全匹配的器官。很多情況下,人們未等到換器官已離世。

布豪米克想,如果不是坐等他人捐獻器官,而是可以打造人體器官會怎樣?這個問題促使他開始探索如何打印出機能正常且不會被病人身體排斥的器官。

他說,"假設你需要換肝,你做了電腦斷層掃描,或做了核磁共振成像,電腦上會顯示出你肝臟的具體大小和形狀。"你可以把"模具"放入3D打印機,然後打印出一顆尺寸和形狀一模一樣的人工肝臟。

但布豪米克需要的打印材料不是墨盒,而是由蛋白質和細胞組成的材料,並且不是任意細胞,而是病人自己的細胞。這意味著其身體排斥新器官的可能性微乎其微。

他的團隊已經製造出印度第一個人造人類肝臟組織,下一步是擴大規模,製造一顆微型外置肝臟。他估計這可能需要五年時間。布豪米克把這個外置器官想像成一個小型的便攜式體外設備,這樣使用者便可隨身攜帶。

他預計8到10年內便會實現理想的最終願景:製造一顆功能完備,可移植到人體體內的肝臟。

但如果一個人的某個器官日漸衰竭,這是否預示著他們的自然壽命可能即將終結呢?如果心臟和肺也一道衰竭了呢?布豪米克認為,每一種情況都有所不同。

Image copyright Getty Images
Image caption 一位科學家預測,千禧一代可能會活到135歲

他說,"如果某個器官是病人死亡的主要原因,而你把它換掉了,那這個病人可能會多活20多年,因為可能這個病人的肝臟衰竭了,但他的大腦或心臟還沒有到這地步。"

布豪米克認為我們能活多久呢?他說,有了這些創新,如果你是千禧一代或者更年輕,即1981年前後出生的人,你很可能會活到135歲。

蠕蟲智慧

王濛的祖母去世時100歲。老人一直健康、活躍,直到生命的盡頭。看著祖母慢慢變老卻依然身體硬朗,王濛不禁琢磨起了衰老的秘密。

王濛現在是美國貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)的分子和人類遺傳學教授。她一直在用實驗的方式研究最令人興奮的新興醫學領域之一——人體的微生物群。

她說,"那些就是和我們共處的小微生物,從我們體內的消化道到體外的皮膚,可說無處不在。"

Image copyright Getty Images
Image caption 人體微生物群會是解決衰老問題的關鍵嗎

用肉眼看不到微生物,但卻遍布我們全身,從體外到體內。依附人體的大部分微生物群是細菌,但也有真菌、病毒和其他微生物。過去,科學家不太關注人體微生物群。但現在我們知道,這些看不見的微生物對我們的身體影響深遠。

最近的研究表明,微生物群之於我們的重要性堪比人體一個新器官,可能會影響我們的行為方式,甚至我們對不同藥物的反應。

王濛說,"有時候,人體微生物群會導致我們患病,但另一方面,在保持我們身體健康方面也起著非常重要的作用。"

她想知道微生物群是否會影響衰老。為了驗證這一點,她決定研究一種只能活兩到三周的蠕蟲來做實驗。因為這種蠕蟲的壽命足夠短,適合用來對衰老進行"終生實驗"。她要解決的問題是,如果改變蠕蟲的微生物群,情況會怎樣?蠕蟲會活得久一些嗎?

王濛選擇了一種生活在蠕蟲內臟裏的細菌,然後對細菌的基因做了微調,以便製造出不同的種類,再把細菌餵給不同的蠕蟲組。三周後她去檢查這些蠕蟲,按期生命週期蠕蟲這時應該都死了。

她回憶說,"我很激動,因為我們發現其中幾種,蠕蟲沒有死,我們檢查的時候還活著。"

Image copyright Getty Images
Image caption 一些研究表明,調整微生物群可能會延長我們的壽命

"我激動得跳上跳下,因為完全出乎意料。"

老年的蠕蟲通常會表現出體力衰竭,活動減少,但體內有了新的微生物群後,老年蠕蟲不僅蠕動速度更快,而且也減少了患病。

王濛現正在老鼠身上進行試驗,看改變老鼠的微生物群是否也會延長它們的壽命。

也許有一天,醫生能夠給我們開具有類似功效的藥物。這會讓我們活多久呢?

王濛說,"一些同事說,'好吧,你知道嗎,我認為人們能活到兩三百歲,'我個人認為,100歲……就已經算不錯了。"

細胞衰老

在你衰老的過程中,會發生一種奇怪的事情。細胞會在衰老的過程中分裂,取代即將死亡或日漸衰竭的細胞,但這並不是一個完美的過程。細胞分裂的次數越多,我們所說的"衰老"狀態的機率越大。

Senescence(衰老)這個詞來自拉丁語中的senescere,正是這些細胞的經歷——老化,生命週期終結。但老化的細胞沒有死去,而是四處遊蕩,以一種破壞性的方式活動,並與周圍的細胞交流。這可能會帶來很多麻煩。

英格蘭埃克塞特大學(University of Exeter)的分子遺傳學教授哈里斯(Lorna Harries)說,"細胞就像是在說'我是一個老細胞,你們這些家伙在這裏的時間和我差不多,所以說你們肯定也老了。"

Image copyright Getty Images
Image caption 在我們變老的過程中,越來越多的細胞向其他細胞發出信號,稱它們也應該一同老化

在我們老化的過程中,這些衰老細胞幾乎是在"污染"其他細胞。隨著我們逐漸老去,越來越多的細胞老化,直到我們的身體不堪重負而崩解。

在實驗室裏,哈里斯可能已經找到了一種對付這些老化惡棍的辦法。不久前,哈里斯建議與她合作的一名新研究人員嘗試在老皮膚細胞上加一些化學物質,看看會發生什麼情況。

為了測試皮膚細胞在整個實驗過程中的年齡,他們使用了一種特殊的染料。如果細胞老化,這種染料會把它們變成藍色。

哈里斯說。"我以為會看到那些細胞依然是藍色的,看上去依然是老化細胞,但實際上並不是……它們恢復了,看上去更像年輕細胞。"

她不相信這個結果,於是讓這名學生重覆這個實驗。一次又一次,這名學生得到的結果都一樣。哈里斯又再次讓她回去重覆這個過程。

哈里斯回憶說,那名研究人員重覆了大約9次。"最後,我看著它,想'實際上,也許你真的發現了什麼'。"

該實驗有效地讓老細胞恢復了活力,把它們變成了年輕細胞。這讓她的實驗成了最早的逆轉人體細胞老化的實驗。有人認為,這一發現可能是延長人類壽命的關鍵。哈里斯開始接到來自世界各地的投資者和科學家的電話。

但對於我們能活多久,哈里斯依然不是非常樂觀。她認為,人類的自然壽命非常長。即便如此,她希望自己的研究方向最終能帶來新一代抗衰老藥物,以治療老年癡呆和心血管病這類老年疾病。

哈里斯說,"我希望這會讓我們研究出一種能同時解決多個問題的療法,這樣可能英年早逝的人就能活到自然壽命的限期。"

再回到之前的問題:我們能活多久?

也許有一天。人類將能夠替換受損的器官,服用能永葆青春的微生物補充劑,或可以阻止人體細胞老化的藥物。

這一切會讓我們的壽命延長多少年呢?按照布豪米克的預測,如果你是千禧一代,你興許能活到135歲,到那時也就是2116年,如果你出生於1981年的話。誰知道還有其他什麼可能呢?

請訪問 BBC Future 閲讀英文原文

相關主題內容

更多有關此項報導的內容