設計基因調控回路延緩衰老

人類的壽命與個體細胞老化有關。3年前，美國加州大學圣地亞哥分校的一組研究人員破譯了衰老過程背后的基本機制。在確定了細胞衰老過程中遵循的兩個不同方向后，研究人員通過基因操作這些過程來延長細胞的壽命。據發表在最新一期《科學》雜志上的論文，他們現在利用合成生物學擴展了這項研究，設計了一種解決方案，可防止細胞達到與衰老相關的正常退化水平。

無論是植物還是動物的細胞，都含有負責包括衰老在內的許多生理功能的基因調控回路。這些基因回路類似控制家用電器和汽車等設備的電路。

團隊發現，在中央基因調控回路的控制下，細胞的衰老方式并不一定相同。團隊設想了一種“智能衰老過程”，通過從一種衰老機制循環到另一種衰老機制來延長細胞壽命。

他們對控制細胞衰老的回路進行了基因重組，設計了一個負反饋回路來延緩衰老過程。重新布線的回路作為一個類似時鐘的裝置運行，被稱為基因振蕩器，它驅動細胞在兩種有害的“老化”狀態之間周期性地切換，避免細胞長期處于其中一種狀態，從而減緩了細胞的退化。

團隊用釀酒酵母細胞模擬人類細胞衰老，開發并使用了微流體和延時顯微鏡來跟蹤細胞整個壽命的老化過程。結果發現，與正常情況下老化的對照組細胞相比，經過合成重新布線的老化細胞，其壽命延長了82%。

研究人員表示，這是首次使用合成生物學和工程學原理，重新設計基因回路并編程衰老過程，從而有效延長了壽命，創造了通過遺傳和化學干預延壽的新紀錄。

這項研究還表明，防止細胞走上注定的衰退和死亡之路，撥慢“衰老時鐘”是可能的，而時鐘般的基因振蕩器可能是實現這一目標的通用系統。