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既要花费数年光阴,又要烧掉百万经费,结果还不一定如人所愿?这种事情乍一听就没人爱做,但这却是药物研发的“常规操作”。抗衰药也同样:从上千种候选药物里,找出延寿的那一个,然而每一个选择都无异于一场豪赌……
虽面临如此困境,但来自哈佛医学院的Gladyshev团队,为破解这一难题提供了个全新的方案[1]:利用其独创的“长寿分子指纹”平台,仅需一个月的细胞实验与短期动物测试,就能精准预测出真正具有延寿潜力的化合物。
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派派在这也剧透一波:就在今年9月即将开幕的时光派第六届衰老干预论坛上,派派有幸邀请到了本文两位作者——美国国家科学院院士Vadim Gladyshev教授与甲基化时钟之父Steve Horvath教授。届时,我们将有机会聆听他们有关长寿分子的最新见解!
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长寿分子指纹的“前世今生”
物理学家们做梦都想用一个公式拿捏整个宇宙——大统一理论。
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那么,在衰老过程复杂多变的分子机制中,是否存在“大统一理论”呢?这个设想并非凭空而来,哈佛医学院的Vadim Gladyshev教授及其团队,正是这一问题的坚定求索者。
此灵感最早来源于他们团队在 2017 年的一项成果[2]:无论是天生就巨能活的“老天爷赏饭吃”型物种(如裸鼹鼠、弓头鲸),还是在实验室里通过“后天努力”(如热量限制等干预手段)续命成功的动物,它们体内都呈现出相似的分子特征!
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比如说,它们都拥有更牛掰的 DNA 损伤修复能力与一套独特的免疫应答模式(储备了更多样、更强大的免疫基因)。
这些强大的能力并非凭空而来,而是体现在了基因的活动层面。在耗时近十年的求索过程中,科学家们发现:任何延寿方法,似乎都是在塑造一套独特的基因表达模式(关于氧化应激、线粒体代谢和DNA修复、免疫和Y症等相关基因的表达),它们就类似于基因的“指纹”。
为了验证并完善这一理论,Gladyshev团队进行了一系列研究、分析了多种小鼠延寿干预措施带来的基因表达变化过程。最终,他们成功绘制出首个相对清晰的“长寿指纹”图谱,并证明了它具备预测新药的潜力[3]。
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图注:通过分析多种已知延寿方法(如饮食、药物)的共同分子特征,科学家们成功绘制出了一套长寿分子指纹(红绿相间的热图),用来快速筛选和评估新的潜在抗衰老干预措施
随后,他们又将研究版图扩张至上百种哺乳动物,这也带来了一个核心发现[4]:在所有组织中,与“翻译保真度”相关的通路(细胞内确保蛋白质被正确合成的质量管控体系),其基因表达水平越高,物种的寿命则越长。
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一个高效、强大的NMD通路,能最大程度地减少错误蛋白质的产生,维持细胞内部环境稳态
因此,维持蛋白质合成的精确性,很可能是哺乳动物在进化中保留下来的、实现长寿的核心保守策略之一,科学家们也因此能更自信地将其整合进筛选平台中,并将“上调翻译保真度通路”作为筛选药物时的一个核心权重指标。
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至此,历经近十年的积累和迭代,Gladyshev团队手中已握有一套经过反复验证、不断完善的“长寿分子指纹”识别系统。那么,作为一个抗衰药物筛选引擎,它究竟是怎样具体实施的?
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四步筛选法
为了更好筛选药物,Gladyshev团队设计了一个四步筛选法:
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第一步——计算机模拟筛选:利用数据库,科学家们从超过4000种化合物中初筛出111名“种子选手”,这些都是被认为能诱导出“长寿指纹”的潜力股!
第二步——细胞验证:科学家们将这111种候选物分别用在人类原代肝细胞(PHH)上,不仅考查它们的安全性,还要在细胞水平上选拔出基因变化符合“长寿指纹”的物质。范围进一步缩小,有25种药物脱颖而出。
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这些化合物依据它们与长寿模式的关联分数(Aggregated NES)从高到低被排好序
第三步——动物验证:Gladyshev团队在年轻雄性小鼠身上测试了这25个物质,持续1个月。结果显示,10款得分最高的物质(它们在肝、肾中均诱导了高度一致的分子效应,表明其普适性)成功复刻了最接近“长寿指纹”的分子变化,进入最终阶段。
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第四步——延寿实战:这也是真正的寿命实验。科学家们将这10种药物,分别喂食给老年小鼠(相当于人类的70-80岁),记录下它们的寿命。最终,共有5种药物显著延长了老年雄性小鼠的寿命和健康期。
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10选5,延寿效果看得见!
那么,这5种从111种化合物中脱颖而出的抗衰药预备役究竟是何方神圣,有没有惊喜呢?让我们一个个来看:
- 经典长寿通路的再次胜利:LY-294002(PI3K抑制剂)& AZD-8055(mTOR抑制剂)
这俩可以放在一起看,它们是药物研发领域研究成熟的工具药,虽然它们作用靶点略有不同,但都成功抑制了最经典的PI3K/mTOR通路(雷帕霉素就是通过抑制mTOR来延寿的),分别使半数小鼠的寿命延长了8.7%与10.9%。
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- 天然化合物:Celastrol(雷公藤红素)
除了人工合成的抗衰候选药物,还有大自然的馈赠。Celastrol(雷公藤红素)是一种具有强大抗Y作用的天然化合物,在本次实验中,它成功将半数小鼠的寿命延长了约6.5%。
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- 老药新用:Selumetinib(MEK1/2抑制剂)、Vorinostat(HDAC抑制剂)
作为已经上市的抗A药物,它们的抗衰秘诀与其抗A本行一脉相承:Selumetinib能阻断关键的细胞生长通路,不仅抑制肿瘤,还能带来8.7%的寿命增长;而作为表观遗传调节剂的Vorinostat则专注于提升健康寿命,改善小鼠的健康状况。
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为了证明这些发现并非偶然,科学家们开始了二次验证,结果再次传来捷报:延寿成功的Selumetinib、仅改善健康的Vorinostat,依然成功地延长了雄性小鼠的寿命(前者延寿11.8%,后者则为17.6%)。
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最后,科学家们又使用了DNA甲基化时钟测试生理年龄,发现Selumetinib成功逆转了小鼠心脏的表观遗传年龄。也就是说,能诱导“长寿指纹”的药物的的确确能带来基因上的年轻!
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Selumetinib不仅能延长寿命,还能在分子层面逆转特定器官的表观遗传衰老
但这里还有一点得说清楚,“长寿指纹”可不是DNA甲基化时钟的翻版,甲基化时钟值反映了衰老的基因最终状态,而“长寿指纹”却是揭示细胞在衰老过程中正在做什么(是分子层面会发生什么的动态变化),对于找到真正的抗衰药物来说,再“透明”不过了。
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甲基化的结果表明:到目前为止,你身体里所有与衰老相关的分子变化(损伤、修复等)累积在一起,最终呈现出的结果就是:生物学年龄26岁
而DNA甲基化时钟可以作为“长寿指纹”的强大互补工具:长寿指纹在早期筛选中预测药物的机制潜力(分子变化是否更加年轻),甲基化时钟则用于确认药物的逆龄效果。
尾声:
正如开头所说,在过去,寻找抗衰老药物的过程更像是一种充满不确定性的“炼丹术”。科学家们往往依赖零散的线索、个人经验,甚至是运气,在一个又一个潜在药物上进行漫长而昂贵的试错。这种模式不仅效率低下,且成功率极难保证。
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而Gladyshev团队依靠“长寿指纹”这个金标准,直接把药物发现这事,从依赖经验和运气的单点尝试,转变为了一个有章可循,还能不断丰富的系统工程。过去需要数年才能得到的结果,如今仅需短短几个月就可以做到!
这种能加速、能省钱、还能大规模流水线使用的buff叠满的平台化能力,也让ChatGPT之父、OpenAI创始人Sam Altman,看上了它背后的商业价值。
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Sam Altman一向看不惯大多数公司的“龟速”,他认为,这个领域需要的是“ChatGPT式的速度与努力”。为了将这一理念付诸实践,他个人豪掷1.8亿美元,投资了抗衰老初创公司Retro Biosciences,并立了个Flag:“把人类健康寿命延长10年”。
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而不得不提的是,本研究的共同第一作者Shindyapina博士和Tyshkovskiy博士,在研究工作完成后选择双双离开哈佛,加盟Retro并持有了该公司的股份。如果说Altman的投资完成了战略布局,那么Gladyshev团队核心成员的加入,则是注入了实现这一战略的核心能力。
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当然,这无疑是一次精准的双向奔赴,当最聪明的头脑与最大胆的资本相遇,其产生的化学反应令人期待。而本篇研究,或许正是那块即将推倒整个行业传统研发模式的第一块多米诺骨牌。
在2025年9月20~21日、时光派第六届衰老干预论坛即将隆重开幕之际,Gladyshev与Horvath教授就会为大家带来一场精彩绝伦的演讲。参加本次论坛,你就能和两位教授面对面交流,还能接触到来自全世界各地、数十位衰老生物学界大咖学者的研究成果、最新见解!
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—— TIMEPIE ——
号外!时光派第六届衰老干预论坛火热筹备中!集结哈佛、剑桥、北大、巴克研究所等40+学者与行业领袖,于9月20日-21日空降上海,衰老干预特别课程:洞悉长寿行业,搭建合作平台丨生物极客闭门会议:聚焦抗衰实践可复制性丨抗衰科技博览会:五大方案,产学深度交融。千人”长寿盛会“,期待有你同行。
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