科學家發現一種蛋白質可恢復老年鼠大腦和肌肉功能

哈佛大學干細胞研究所（HSCI）科學家曾發現一種蛋白質GDF11，能讓心臟功能衰退的老年鼠表現得像健康的年輕鼠。而zui近他們發現，這種蛋白質還能提高老年鼠的腦和骨骼肌的功能。這些發現由艾米·偉杰斯教授和哈佛大學干細胞與再生生物學（HSCRB）系李·魯賓*的兩個研究小組合作取得，研究成果將以兩篇獨立論文的形式發表在本周五出版的《科學》雜志上。

GDF11蛋白質是一種人體和小鼠身上都有的蛋白質。兩個小組給相當于人類70歲高齡的老年鼠注射GDF11蛋白，不僅提高了它們的運動能力，還提高了它們嗅覺腦區的功能，讓它們像年輕鼠一樣靈敏地嗅到氣味。

兩個小組用的實驗方法基本類似。都是先制作一種聯體支持系統，用手術把老年鼠和青年鼠的血管連在一起，讓青年鼠的血流入老年鼠體內，然后給老年鼠注射GDF11。魯賓和偉杰斯都表示，這些發現是未曾預料的進展，并希望能在三到五年內讓GDF11進入zui初的人類臨床試驗。

逆轉心臟衰老特征

早在14年前，偉杰斯在斯坦福大學做博士后時就開始在小鼠身上使用聯體支持系統，當時她和幾位合作者發現，讓年輕鼠的血液在老年鼠體內循環，會讓老年鼠受傷的肌肉在恢復時變得更年輕。

去年，她和理查德·李發表論文報告稱，他們在給老年鼠變長了的、功能衰退的心臟供應年輕鼠血液時，衰老心臟恢復到年輕時大小，功能也提高了。然后她和科羅拉多州一家公司合作，發現血液中對恢復青春起作用zui大的因素是GDF11。這次發現為人們帶來了希望，GDF11有可能成為治療舒張性心力衰竭的一種方案。目前在老年人中，舒張性心力衰竭是不可逆的，而且是致命的。

提高骨骼肌控制能力

在以往研究中，GDF11好像是專門針對心臟的，但新研究顯示，它對多種器官和細胞類型都起作用。在聯體支持系統中骨骼肌表現的效果，在再生生物學中有很多。偉杰斯說：“不同的是，以往例子是年輕血液因子恢復了肌肉干細胞功能，然后干細胞更好地修復了肌肉；在新研究中，我們還看到了與老化相關的DNA損傷的修復，由此帶來了機能恢復和肌肉控制能力的提高。我們認為肌肉干細胞中DNA損傷的積累，可能反映了細胞適當分化、變成成熟肌細胞的能力喪失，而這種能力是修復肌肉所必須的。”

但偉杰斯還指出，在老化肌肉力學與修復方面人們要研究的東西還很多。“我們還沒有*理解，這是怎樣以及為何發生的。我們可能會說，損失是對基因物質的修改、基因組斷裂等，但這是否是破壞性的，或修復所必需的？我們尚不清楚。”

提高大腦認知能力

魯賓研究小組的重點是為神經退行性疾病開發治療方案。魯賓說，在他的小組開始GDF11實驗時，“我們知道那只老年鼠的腦子非常糟糕，神經形成數量減少，認知能力下降”。他們小組的博士后麗達·卡西姆巴蒂接受了偉杰斯在聯體支持系統方面的技術訓練，然后在魯賓小組指導了該實驗。

魯賓說，對小鼠大腦的3D重建和磁共振成像（MRI）顯示，“有更多的新血管和血流”，這都是大腦更年輕、更健康的表現。年輕鼠的嗅覺極靈敏，能區分9種不同的氣味。“在測試時，年輕鼠會避開薄荷氣味而老年鼠不會，但經過年輕血液和GDF11滋養后，老年鼠也會了。”

“我們認為，GDF11的一個效果就是改善血管分布和血流，這能增加神經形成。”魯賓說，“對其他腦區應該還有廣泛的效果。我們認為，至少在理論上，有一種方法能逆轉一種蛋白質下降引起的衰老。它可能是一種類似GDF11的分子，或者就是GDF11本身，從而逆轉衰老導致的傷害。”

“GDF11還不能說*沒問題”，但或許可用它來開發一種藥物，幫助治療老年癡呆癥，延緩與之相關的認知缺陷。魯賓說，導致老年癡呆癥的主要風險因素就是衰老，它甚至在沒有直接的“斑塊或纏結”病變時就發生了。因此，未來治療老年癡呆癥可能會與減少斑塊和纏結的療法相結合，比如用直接瞄準β-淀粉肽的抗體，再配合一種類似GDF11的認知改良劑。

給人們更健康的未來

據目前研究顯示，年輕小鼠體內天然存在的GDF11濃度比老年鼠更高，提高老年鼠體內的GDF11濃度水平能提高每個器官系統的功能。對于這兩篇論文的發表，HSCRB副主席與HSCI聯合董事道格·麥爾登說，他“想不起還有什么比這更令人興奮的發現。這給了所有人希望，我們將會有一個更健康的未來。我們都想知道，為何人們年輕時身體更強壯，思維更敏捷，這兩篇論文給我們指出了可能的答案：年輕時人們體內的GDF11水平更高。GDF11在恢復老化肌肉和腦功能方面有著驚人的能力，至少在動物中這似乎沒什么問題。”

偉杰斯是研究肌肉的干細胞生物學家；魯賓主要研究神經退行性疾病，用病人的干細胞作為標靶來開發藥物；李是執業心臟病專家和研究員。麥爾登說，他們的組合“是哈佛干細胞研究所一個的榜樣，把不同生物領域有*想法的專家匯集在一起”。