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王晓东:细胞死亡是生命的一部分

讲者 | 王晓东
今天非常高兴,也有点忐忑,来到墨子沙龙因为我平常也很少有机会面对这样的观众来介绍我们的工作。当时请我的时候,我还犹豫了很久。不过后来还是想借此机会,给大家介绍一下我们研究的细胞死亡,它的意义到底是什么,我们为什么研究这样的一个死亡的现象。
 
 
定义死亡我认为一个最美好的描述,就是泰戈尔讲的这两句。“生如夏花之绚烂,死如秋叶之静美”。我们研究的细胞凋亡,它的英文叫Apoptosis。它的英文来源是希腊文,就是秋天的树叶落在了地上。
 
有两层意思。一层意思是说这样的一个死亡的过程,它是一个自然的过程,它是大自然里面整个生命系统的一个很重要的过程。另外,这个过程是自然界的一个生命过程,它也是生命的一部分。这个过程就像我们所有的生命活动一样,是一个精细的、由生命物质来控制的过程。
 
在这个过程中,控制它的也许没有潘老师研究的量子通讯那么复杂,但是本身也是一个非常精细的由蛋白质组成的分子体系。
 
 
我先给大家展示一下细胞凋亡的具体形象(上为截图)。这一个个像纽扣一样的东西,就是人的癌细胞。把它培养在一个培养皿上,我们在显微镜上看到它,就像这样的纽扣一样。这样的细胞是活的细胞。现在给它一个凋亡的刺激,就看到这些细胞像疯狂的在舞蹈一样,最后从一个看着活得好好的细胞,变成了死细胞。
 
每一个细胞死亡的过程,都是一个很有序的过程。它是一个有序的过程,就说明我们一直想知道,这些死亡是不是真有一个生命的意义,我们有时候经常把死亡跟生命的终结连在一起,其实我想告诉大家的,细胞的死亡在生命过程中有非常非常重要的意义。
 
在此之前,我想给大家稍微提一个事实。其实我们的生命体,每个人都是由很多很多的细胞组成的,如果说我们的生命是一座大厦的话,那么细胞就是组成大厦的砖头。
 
我们这个大厦又是怎么来的呢?其实我们大厦都是从一个细胞,通过不断地分裂和分化而来的。从显微镜下看到的细胞,就是受精卵,你爸爸来的精子、妈妈来的卵子结合了以后,结合成了受精卵细胞,这个细胞只能在显微镜下才能看到,这个细胞变成两个细胞、三个细胞、四个细胞,逐渐分裂,最后变成了百亿千亿的数量。
 
另外,一个细胞在分裂过程中,从原来一个形状,变成很多很多的形状,这个过程叫做分化。很多的形状累积就变成了人的样子。我们不光像一个大厦一样站在那不动,我们人还有各种各样的活动,包括我现在跟大家讲墨子沙龙,我的肌肉细胞、骨骼细胞、神经细胞都要不停地运动和活动,这就组成了生命活动。
 
那么组成人体的各种各样的细胞,是不是一成不变的?其实不是的,每天在我们人体的细胞,都有十亿以上的细胞,最后凋亡了。我下面会给大家讲几个,大家其实在日常生活中都要遇到的,但是可能没有想到这种细胞死亡,其实就是细胞的凋亡。 
 
 
一个例子就是在发育的过程中,细胞堆积成一大堆细胞,最后细胞怎么成了一个形状呢?这就像雕塑一样,需要把各个细胞塑型,最后形成雕塑。这就是一个雕塑的例子,这是小鼠的一个爪子,它也像人一样有五个指头,这五个指头在刚刚发育的时候,指头之间都有蹼连接的。但这些蹼在小鼠发育到某一个时间,它会消失。
 
其实人也是这样,胎儿在妈妈肚子里的时候,手和脚也是有蹼连着的,有的人即使生下来,这个蹼还没有完全退化掉,那是因为细胞的凋亡还不完全。另外,其实胎儿在妈妈肚子里面的某一个阶段,都还拖着一个大尾巴,这个尾巴没有了,是因为这个细胞凋亡了。所以我们能够成现在这个样子,其实就像雕塑一样,很多的部件通过细胞凋亡,把它塑造成了这样一个形状。
 
另外,如果在大太阳的时候,我们到外面去玩,去野营,去打球,回来会怎么样?如果没有涂很好的防晒霜,也没有戴帽子,脸上会晒脱皮。脱皮就是皮肤的细胞被紫外线损伤了,损伤如果积累起来的话,那就不得了,最后会变成癌细胞,皮肤癌就是这么来的。脱皮本身就把那些有损伤,但还没有损伤很厉害的细胞去掉,这样细胞凋亡给我们做了一个很好的保护作用。
 
这边我画了一个肝脏的样子,大家有没有意识到我们身体里面的很多器官,是不断再生更新的。但是我们长大以后,个儿也不会再长了,器官的大小也不会变化了,但是器官里面还有一些细胞的分裂,不断分裂产生新的细胞,旧的细胞就会被消除掉。这个过程,也是一个凋亡的过程。
 
最后我放了一个血的图片,为什么放血的图片?其实身体的免疫系统里面,每天的细胞凋亡是很多很多的。
 
我给大家举一个例子,小朋友发烧了,去医院要看白血球有没有高,白血球很高,说明受感染了。什么叫感染?就是身体被外来的病毒、病菌侵蚀了,进到身体里面。那么我们的免疫系统就像警察部队,就开始要对这些侵犯的外来敌人进行斗争。那么这些警察一下子数量会很多,白血球就是来对这些进犯的敌人进行斗争的。但是敌人很快消灭了,发烧也退了,白血球的数目也降下来了。
 
那么白血球去哪了?它自己就凋亡了?如果这个细胞不能凋亡,有时候就会变成白血病了,大家知道白血病也是很严重的疾病。
 
所以细胞的凋亡,对于我们维持正常的生命,是非常非常重要的。但大家也要记住,我在这里讲的死亡,是在细胞水平的。
 
有一次在美国,我们研究细胞凋亡发了一篇文章,有记者来采访,想报道我们这篇文章。我当时就讲了一句话,Death is a part of life(死亡是生命的一部分),结果这句话发了以后,收到了一个电话。电话里说你这句话说的太好了,我们能不能引用你。我说你们是谁?他说我们是美国自杀协会的。我说千万不,别搞错,我讲的是细胞水平的,因为身上细胞成千上万,十亿百亿千亿万亿,死几个没关系,你个人千万不要这样。你个体的生命是宝贵的,人的生命只有一次,应该把它投入在无限的为革命的奋斗中。
 
 
细胞死亡是很重要的生命活动,是不是就全是好事?任何事情都有它的两面。这些细胞死亡的程序,就像每个细胞里面带了一个自杀炸弹一样,如果这些程序在不想让它启动的时候启动了怎么办?
 
这是一个人大脑的切片,这一半是正常人的大脑,这一半是患老年痴呆病的大脑。这个患老年痴呆病的大脑,它的结构是不是有很多空洞,那是因为组成这些大脑的神经细胞,神经元,很多很多都死掉了。那么它是怎么死的?我们现在还不知道,肯定是受到各种各样的刺激,有各种各样的说法,但是其实为什么会这样还不知道。但是我们知道,它是跟年龄有关的。一般老年人活到八十岁以上,患老年痴呆,就是他的神经元——组成大脑的神经细胞很多会死掉。如果我们了解了它是怎么死的,是不是就可以人为干预,把它控制,这是我们研究细胞凋亡很重要的一个想法和动力。
 
 
另外今年,著名的物理学家霍金去世了。为什么人会变成了这个样子呢?是因为他的运动神经元坏掉了,他得了所谓的渐冻症。什么叫渐冻症?大家知道运动是由肌肉活动控制,那么肌肉活动是受神经元控制的,如果肌肉是一个机器,神经元就是管机器运动的电路。神经元莫名其妙死掉了,所以这一类病人,刚开始一般是腿慢慢不能动了。
 
大家如果知道霍金的故事,他二十几岁就得了这个病,一般这样的病在四年左右就会去世,因为它开始是控制大肌肉的神经元不行了,慢慢地最后控制吞咽等等也都不行了,这个病是非常残酷的疾病。说残酷是因为,它渐渐的运动神经全部都没有了,说话也不行了,霍金最后说话要靠动他的眼皮,来控制计算机合成。
 
神经元的死亡确实还是有一定规律的。我见过霍金两次,第一次见他的时候,他的手还能动,但是只能动一根手指头了,后来最后一块神经元死掉了,就是控制眼皮的神经元。但是为什么这类神经元会死掉,我们现在还不知道。虽然几年前冰桶挑战,就是为了研究这个疾病募钱,但是募钱容易,这个病现在还不知道怎么治。
 
 
这是另外一种细胞死亡的方式。这也是一个大脑的核磁共振的照片。白的这一块,这一块神经死掉了。为什么死掉,就是这个人得了中风。中风是给我们脑部供血的血管被堵上了,一堵上等于神经元的营养被掐断了,这块神经元就会死掉。
 
中风现在是中国人死亡的第一杀手,最多的中国人死于中风。为什么中风会导致死亡呢?我们也不知道。如果我们了解了细胞的死亡,我们对很多现在还不知道该怎么治的,对人类健康有重大影响的疾病,也许就有一些新的办法。后面还要跟大家讲我们现在对细胞死亡的了解,现在到底有没有什么进步和办法。
 
细胞凋亡的概念,其实可以追溯到1972年的一篇文章。其实所谓凋亡,这个概念应该在人类的知识里面很久了,就像我刚才说,Apoptosis本身就是一个希腊文——树叶掉下来,生命的循环。小朋友都熟知蝌蚪,蝌蚪变成青蛙的时候尾巴要没了,它的尾巴其实是凋亡了。
 
 
这几位科学家当时观察了这样一个现象,这是扫描电子显微镜的照片。这张是我们的白细胞,淋巴细胞。这个细胞平常是圆圆的一个细胞,看起来像一个西瓜。旁边是同样的一个细胞,这个细胞就是在开始凋亡了。
 
通过一系列形态学的变化,就像从一个西瓜变成一串葡萄,这个过程就是凋亡的过程。但这几位科学家,在观察的时候,突然间有了一个理论上的飞跃。他说如果这些细胞死的时候,死的形态的过程都是相似的,那么这个过程是被一个程序来控制的。因为程序是一样的,死亡的形式才会是一样的。这样的话,每一个活的细胞里面,是不是都有一个死亡的程序。这个事情在当时是一个革命性的理念,经过了很长时间都没有被认可。从1972年到1992年,二十年,这篇文章引用率也就差不多二十多次。
 
我自己的想法是,如果你的科研成果比别人领先八个月到两年之间,你可以发文章。如果你比别人领先了十年,是不可能的,因为大家不会理解,大家需要时间。像这种细胞凋亡的理论概念,1972年提出来太超前了,很难被人理解。另外一个问题是,它毕竟是一个描述性的东西,形态描述的东西。同样一件事情,不同的人看见了,描述是可以完全不同的。不知道最近有没有人玩看颜色的游戏,一条裙子是蓝黑的,但有的人看就是白金的。同样一个声音,有的人听的是这个声音,有的人听到的是另一个声音。所以我们所谓的眼见为实,其实是非常靠不住的。
 
 
对于我们学生物学的来讲,让我们很幸福的东西是什么呢?其实是遗传学。我们研究细胞凋亡,最终的革命性的突破,是从遗传学上来的。
 
那么遗传学是研究什么呢?研究的是我们这个图像上画的东西。这是什么东西呢?是条虫子,这个虫子有多小?你肉眼看不见,它只有几毫米,需要在显微镜下看。而且这个虫子身体是透明的,你一眼能够看穿它。它身体里面的每个细胞,都能够在显微镜下看到,而且能够数出来。刚才我说我们人体里细胞有百亿、千亿、万亿这个级别,这个虫子才有多少细胞?1090个。但这个虫子麻雀虽小,五脏俱全。有消化系统,也有生殖系统,而且这个虫子生殖系统可高级了,雌雄同体,万事不求人。
 
这几位科学家当时在英国剑桥大学,他们就研究这个虫子,数这个虫子的细胞。从受精卵开始时一个细胞,在发育的过程中,一变二,二变四,四变八,八变十六,每个细胞的分裂都给它画出来,就像家谱一样。但是这个虫子的发育很简单,它从受精卵开始发育,每个细胞在什么时候出现,在哪出现都是固定的。
 
当时还有一个坊间的传闻,这是个真实的传闻。John Sulston这个科学家为什么要研究这个?当时是六十年代末,七十年代初,John Sulston是一个英国的毛粉。因为毛主席说过,世界上的事情都是可以一分为二的,所以他就想用科学的方法证明这句话是对的。但到了原子粒子的地方,它就不成立了。我们的毛粉就想证明,在虫子的发育里面可以发现,世界上的事情都可以一分为二。
 
在画的过程中,他发现确实很多细胞都是一分为二的。但有的细胞,分化到一定的程度,一个细胞变成了两个细胞,但是只有一个细胞还在,另外一个细胞分化出来以后就死了,所以它是一分为二,但是最后成了一。所以当时他可能觉得毛主席的话,可能不全部是对的。
 
这个细胞死了,按说是一个很简单的事情。但他注意到这个细胞在什么时候生、什么时候死是固定的,在什么位置上死也是固定的。好像这个细胞的命运生下来,就是为了死,它活不到成体。
 
这给了科学家们一个研究的平台,这个虫子可以用来做遗传学的研究,可以用来筛选基因突变的虫子,看基因变化会有什么后果?比如应该死亡的细胞,有了基因突变就不死了,那么这些基因是不是就是控制死亡的基因。如此的话这些细胞的死亡,就是程序性的、可控的凋亡,其实是由基因控制的。
 
这个研究就把这个概念完完全全地确定了,而且知道了哪个基因控制死亡,可以把这个基因拿出来,把这个基因激活,这个细胞就主动死掉,把这个基因失活,这个细胞该死的时候就不死。通过对这种虫子的研究,把细胞凋亡真正地带到了基因和分子的水平。
 
 
这些名字都是这类基因的名字,这些基因的名字中,正向符号说明这个基因是促进细胞死亡的,负向符号的基因是抑制细胞死亡的。把一个个基因的关系找出来,就成为一个通路。就像写计算机程序一样,我们可以把基因之间的关系写出来。
 
最后的结局是,在这个发育的过程中,1090个细胞中,131个细胞的死亡是被通路控制的。其实我们对虫子没什么兴趣,虫子跟我们的生活没什么关系,但是我们发现虫子里面发现的基因,在我们人里面也都有,虽然它们的作用不完全一样,因为虫子只是一个很简单的形式,而我们人是复杂的,但这些基本原理和基本零件是共通的,所以通过研究线虫,我们就了解细胞凋亡确实有这样一个程序。
 
但是这个程序,并不能告诉你这个程序是怎么运转的,只是告诉你这些符号。就像你在计算机里写一个程序,A到B,B到C。但具体在计算机里面,硬件怎么工作的,你也需要完全了解。遗传学的研究,可以给我们一个大概的框架,但没有给我们具体的过程。这个过程需要怎么样去研究?需要用生物化学的方法。
 
什么叫生物化学,很简单。如果说人是由一个个细胞组成的,那细胞里面的生命活动,其实是由无穷多的蛋白质组成的。如果说细胞本身是一个生命体,比如像一个汽车,那蛋白质就是一个个的零件。怎么样让这些零件互相作用,才能把这个汽车开起来,这就是生物化学。
 
在细胞凋亡里,最后一个程序是激活Caspase。它是怎么激活的呢?我们把这个零件拿出来看,Caspase有两个蛋白,像积木一样搭在一块。但是这个搭法,蛋白是整装待发,没有活性,就像一个剪刀,剪刀前面的刃是被缠住的。它激活的过程,就是把刃打开,变成这样的形状。
 
这里画了两个红点,是这个蛋白的活性中心。用生物化学的术语来讲,这个蛋白叫蛋白酶,蛋白酶是切割其他蛋白的一种蛋白,就是一把剪刀,可以把其他的蛋白切开。其实当时施一公老师,他回国之前,一个很重要的工作,就是从原子的层面上解释了蛋白酶怎么从一个非活性的、被捆住的剪刀,变成了一个能够打开去剪别的蛋白的剪刀。
 
这个过程,是我们实验室主要的工作。我们不光是研究“剪开”这个最后的过程,表现在最右面。其实剪开的过程,有一系列具体的程序。具体的程序我就不跟大家叙述了,我只跟大家讲一件事,就是这个程序的启动,是从细胞里一个叫线粒体的细胞器开始启动的。
 
 
最近科学院有一个很重要的工作,叫克隆猴。什么叫克隆猴?就是从身上随便拿一个细胞,把它的细胞核放到一个卵里面,它就发育成另外一只猴。但这只猴不经过爸爸妈妈交配的过程,它的DNA跟供给的DNA是完全一样的,所以叫克隆。
 
所以每一个细胞,确实都有变成一个完整生命体的能力。细胞里面还有各种细胞器,细胞器是什么?如果一个细胞是一个汽车,细胞器就是它的发动机、它的刹车。那么线粒体,就是细胞的发动机,它是给细胞提供能量的。
 
我们之所以能够活着,最重要的是什么?吃饭吗?喝水吗?都很重要。但是更重要的是氧气。因为如果憋气的话,一般人来讲,憋气四分钟就会造成永久性的脑损伤,脑细胞供氧不足了,它自己就会死。我们呼进去的氧气,其实都送给线粒体了。线粒体用氧气,就像咱们烧锅炉烧煤气一样的原理,吃进去的东西给它烧了,给我们提供能量。
 
 
线粒体是给细胞提供能量的,但我们发现它不光提供能量,对细胞的凋亡也有控制。用这个方法,给大家展示一下凋亡如果出问题,会有什么现象。这几个符号,都是在凋亡过程中起作用的蛋白,把这一个个基因特意从小鼠的基因组里拿掉,小鼠一般出生前就不行了,或者出生以后就会死掉。正常小鼠的头是平平的,但这些小鼠好像头长了角一样。它不是角,是因为神经元太多了。
 
其实人脑里面的神经元,在出生前已经死了一多半了,人脑形成就像搭计算机一样,每个神经元要互相连起来,在搭的过程中,有的零件不用了,一定要凋亡,如果它不能凋亡,就堆起来太多了。所以脑子里面鼓出来的包,是没有凋亡的神经元。
 
另外,为什么线粒体会控制凋亡?右上角是细胞的形状,红的像虫子一样的东西,就是它的线粒体。线粒体跟细胞里细胞核的DNA,并不是生来就在一起的。它们以前是两个不同的生物种,在原始的地球上只有单核细胞,只有一套DNA,像细菌一样。但是在进化的过程中,二十亿年前左右的某一天,这两个生命体走在了一起。也不知道是一个把另外一个吃了,还是一个感染了另外一个,反正是两个走在了一起。
 
其实在地球上,这种事情每天也不知道发生多少次,细菌之间其实是可以互相吞掉的,一个细菌感染另一个细菌。但是那一次有一件奇妙的事情发生了,那就是这两个走在一起,它共生共存了。其中一个变成了给另外一个提供能量的细胞器,另外一个就提供好多其他的服务。
 
这两个个体走在一起,就像一个婚姻一样。但是这个婚姻,一下子持续了二十多亿年。如果没有这一次婚姻的发生,我们地球上是没有这些真核生物的,没有我们这些动物,也没有那些美丽的植物,只是我们肉眼看不见的这些简单的生物。所以那一次的握手或者是什么,在地球生命进化史上,是一个里程碑式的事情。而且到现在我们也不能理解,那一次的结合,为什么那么成功。按说这样的结合会发生无数次,但是直到现在,这样成功的结合,在地球上就发生了一次,演化出来我们如此灿烂的生命。
 
以前我们总认为这个结合是个互利的过程,一个变成另外一个的能量提供者,另外一个替这一个保存了很多基因。但是大家从日常生活的经验中知道,如果一个关系是互利的,而且只是互利的,这个关系一般很难维持很长。因为环境会变。如果现在是互利的,那么一方的情况变了怎么办?你的利比我的利不一样了怎么办?我想大家在生意场上,每天都能听到这样的故事,最后只能分手。但为什么这两个这么多年都不分手?我们发现,其实它除了互利以外,还有一个很重要的关系,那就是离不开,离开了就要死的。这个过程很有意思。
 
这是感受线粒体损伤的一个蛋白,是人体里面的蛋白。下面这些蛋白,跟它长得很像,但这些蛋白是从植物里面来的。这些蛋白在植物里面做什么呢?防御外来侵染。比如这个树叶白了,为什么会白?因为树叶的这个地方被病菌感染了。植物也会被病菌感染,但它没有人体的免疫系统,也不能跑,但植物进化出来一套这样的形态——局部的东西一受感染,它就会激活R-Gene,让局部的细胞死掉,局部的细胞一死,感染它的东西也全部死掉了。
 
植物也用同样的方法,防虫子咬,虫子一咬这个地方,植物就激活R-Gene,在虫子下一步要下嘴的地方,把细胞诱导死亡了,虫子再吃的时候,就是死的了。所以植物虽然不能走不能跑,但是它进化出来了很复杂的防御系统。
 
人体像这样的基因只有一个,植物有上百个,水稻就有四百多个这样的基因。所以这些基因起什么作用?是防止外来的感染。由此类推就是线粒体,细胞能够感受线粒体,引起死亡,其实还是一个很古老的防御系统,还是在防。所以线粒体跟细胞已经结婚二十多亿年了,还是把人家当外人,但是这个防御的系统,进化出来了凋亡的系统。
 
我们现在对凋亡系统了解了多少?我们对它的分子机制已经基本上全部了解。意味着什么呢?意味着就像是一个计算机程序,我们已经把它的每一个指令,基本上全部吃透了。吃透了有什么好处?我给大家举一个例子。
 
这些符号就是细胞凋亡的指令,在这个线粒体上面,有两个蛋白,叫Bcl-2和Bax,是控制线粒体凋亡的。我们现在知道这两个蛋白怎么作用,根据它的作用,人类开发出了一种药,是美国前十的一个制药公司开发的。Bcl-2和Bax平常在一起时,细胞是活的。要把它打开,细胞就开始死。人们开发出一种药物化合物,可以人工地把它打开。慢性淋巴瘤是老年人得的淋巴瘤,中国人与西方人相比得的不太多,在美国每年这样的淋巴瘤,差不多是新生四万例左右。
 
老年人得淋巴瘤,要用很毒的化合物把癌细胞杀,但老年人体质比较弱,化疗有时候对他的身体伤害蛮大的。这个药物出来以后,就发现对这类淋巴瘤给这个药物,可以诱导淋巴瘤特异地细胞凋亡,能够非常非常快地引起它的细胞凋亡。细胞凋亡本身在人体天天都在发生,所以对人体没有真正的伤害,而且它又是针对特定的肿瘤细胞的,所以这个药物2016年下半年被批准以后,现在非常非常好。
 
我们了解了细胞凋亡,现在要去做什么呢?就要去看各种各样的疾病,像肿瘤,要看是哪一种肿瘤,看是哪个细胞凋亡通路不行了。还有退行性病变,就是细胞不该死的时候死了,那又是什么东西被激活,能不能特意地阻断。
 
我们了解了细胞凋亡以后,发现细胞的凋亡有很多形式。并不是每一个细胞凋亡,都像我刚才给大家展示的一样。其中一个,我们最近发现另外一种细胞的凋亡,当然它的名字现在不叫凋亡,大家看这类细胞的死亡。
 
刚才看的细胞凋亡像跳舞一样的,一下子都缩成一团,这个是像爆米花,一个个最后都爆掉了。这一类的细胞死亡,控制它的程序我们最近也解出来了。它的程序解出来,跟刚才说的根据线虫研究的那些程序完全不一样了。它的程序,是用这种图式来表示的,具体我不仔细去讲了。我只想跟大家说有两个蛋白非常重要,来控制这类细胞死亡。一个叫RIP3,一个叫MLKL。关于这类细胞死亡,现在也有一种方法可以检测它。
 
 
就像这种黄色的东西,是一个人的肝脏活检的样本。这个肝脏是怎么回事?是这个人吃错药了,吃错药一个很严重的常见的后果,就是造成肝损伤,因为肝脏是解毒的最重要的一个器官,有毒的东西在肝脏里面可以把它的毒性解掉排出去。如果解不掉的话,我们的肝脏细胞也会受损伤,损伤以后也会死,我们发现急性的药物引起的肝损伤,就是通过这样的一种细胞死亡的方式。那么这种细胞死亡的方式,还有什么其他的作用?
 
最后我想用十分钟的时间,给大家讲一个我们最近发现的很奇怪的事情。
 
 
这件事情用这张图示表示,我给大家解释一下。这个东西英文叫Seminal vesicle,中文翻译成精囊腺,它是我们雄性生殖器官的一个腺体。这个腺体在老鼠体内,给老鼠特别好的待遇,它差不多能活三年。但是一岁的老鼠已经很老了,基本上相当于六七十岁,那么一岁半的老鼠多老?一般说是九十多岁。
 
那么老了以后有很多很多的事情发生,比如最常见的,头发白了,会发胖,行动会迟缓,当然还有很多其他问题。但是在生殖系统上——雄性生殖系统上,老年人常见的是前列腺增生,前列腺是我们生殖系统里面的一个腺体,就像精囊腺差不多。精囊腺增生非常明显,它可以从老鼠年轻的时候,一千毫克,就是一克左右,最后会到两千三千甚至有的到五千毫克。老鼠一共才多大,结果老老鼠很大部分的重量,其实都是它精囊腺的重量。
 
这件事以前大家是知道的,但是很少有人研究它。为什么?因为没有人研究老鼠,会给老鼠养老的。一般做完实验,就把老鼠给处理掉了,就安乐死了。而且一般做实验用的老鼠,都是年轻的老鼠,老鼠怀孕21天就生下来了。而且老鼠性成熟四周,一个月的老鼠就相当于人的十五六岁了,八周已经完全成年了,所以没有人会养一年以上的老鼠,但是我们为什么会养了一年以上的老鼠?是因为我们一个学生,他的一个课题,做着做着被别人发表了,我们做科研的人,最怕你做的课题你觉得进展很不错,被别人发表了,你等于白做了。因为科研只有第一,没有第二。
 
来找我看怎么办,因为学生都要毕业,我说他们没有做寿命,他们也是做一个疾病,我们也是做一个疾病。虽然说疾病有关系,但疾病有到底没有影响寿命,按说也没有人这样做,但为了救这个课题,我说你就看寿命吧,所以他就把老鼠养得很老很老,果然他研究的那个疾病跟寿命确实有关系。
 
他有一天告诉我,他说这些老鼠,我们把RIP3和MLKL这两个基因,从小鼠的基因组里面拿掉,这些老鼠看着挺好的,也没有什么别的问题,但是他老了以后,看着还很年轻,这是他的精囊腺,你看这些统计数字,把这两个基因分别拿掉,他的精囊腺还跟年轻时候一样小。而且老鼠看着也年轻,它的毛发看着也年轻,也不发胖,代谢也没有降低。
 
 
我说这个有点意思,难道这两个基因是控制衰老的?那么它看着年轻,我们都是成年人,我们说他还能干吗?我们给每个雄老鼠配了两个十周的年轻老鼠。结果你看这些老鼠,十四只老鼠还能产小老鼠的只有三只,这是16个月的老鼠,多数都不能产。但如果我们把这两个基因拿掉, 80%的老鼠,还能产小老鼠。
 
那么我们知道了这两个基因的效果,我们也开发了小分子的化合物——药物。我们就喂这个老鼠,等老鼠长到一年的时候,衰老的症状开始出现了,我们就把药放到老鼠的鼠粮里面,每天喂它吃。吃了三个月、吃了六个月。
 
你看吃鼠粮的,它的精囊腺还是跟年轻的时候差不多,没有吃鼠粮的,它的精囊腺很多都已经长大了。所以不光是去掉基因,我们用这种药物,也可以来控制它。那么话说回来,这些吃药的老鼠是不是还能干。十五个月的老鼠,我们这次有二十多只,没有喂药的老鼠,差不多还能生的也是在20%几,那么吃药的老鼠差不多还是在将近80%几。所以不光是把基因去掉能够达到效果,你给它吃药也行。
 
 
这就是非常非常偶然的,我们发现这类细胞死亡——其实我们还知道到底是哪个细胞死了,其实是它的睾丸里面的干细胞死掉了——死的方式就是这个方式。如果我们把它的干细胞用基因敲除或药物的方式维持住,就可以让老鼠的衰老过程,可以大大减缓。细胞死亡在生活的过程中很重要,其实它在动物衰老的过程中,也起了很重要的作用。
 
为什么会这样控制衰老,其实这个事情很容易理解。这些老老鼠,当时我们这个工作做出来以后,我们的学生赶紧说能不能写了就发表了。我说不行,你这个文章要发表了,我们研究所门口会被妇女协会包围扔砖头的。这些老鼠虽然还能生,但是它们生下来的小老鼠,非常的不健康。因为它DNA上面的损伤还在,我们只不过是发现,它在老到一定程度,确实是有一个主动的程序加快它的衰老。
 
其实大家想想,加快衰老是什么意义呢?其实很重要的意义,是让这些DNA损伤多的生殖细胞,从大的生殖群体里面赶紧出去。这样的话,作为一个群体,才可能有健康的一个后果。
 
所以我就说我们的学生,我说我们这个工作不急着发表,我们要赶紧把卵巢的衰老要赶紧做,所以我们现在实验室主要的课题,都在做卵巢的衰老。因为我们知道其实卵巢的衰老,可能比那个更有意义。因为卵巢的衰老,至少在我们人里面,比睾丸的衰老,一是更早,再一个对社会的影响更大。
 
但是我想大家可能都知道这件事情,我们研究卵巢的衰老发现,卵巢的衰老太复杂了,非常复杂,比睾丸的衰老复杂很多。睾丸的衰老我们已经了解得很清楚了,全部破译了,我们甚至都可以用药物去干预了。那么卵巢的衰老,我们虽然也有很大的进展,但是现在还没有办法给大家汇报,因为还是太复杂了。但这是我们实验室目前研究的一个重点项目。
 
我最后总结一下,从一九七二年开始,我们理解到细胞的死亡是有程序的,就像我们计算机里面的程序一样。现在经过这么几十年的研究,我们知道其实细胞的死亡,在高等动物里面,有很多很多种,有不同的程序,互相之间的程序还有交叉。那么这些程序的启动,是和我们的生命活动、身体健康、衰老有着非常非常密切的关系。
 
所以我们在这个领域里面的研究,我们对它的了解和获得的知识,其实还只不过是冰山一角,我们认为还有很多很多的事情需要了解。我刚才跟大家提到老年痴呆,这个神经元神经细胞的死亡,这个细胞为什么死,我们到现在基本上一无所知,跟介绍的这两类细胞死亡可能有点关联,但是也没有直接的关系。
 
老年痴呆可能是将来人口老龄化要面临的一个很大问题,希望我们在座的,尤其是我们小朋友,将来如果有兴趣、有能力,也从事生命科学的研究。至少我的两个儿子都在研究生命科学,我就说到这,谢谢大家!
 
文章转载自“墨子沙龙”微信公众号
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