《自然》解析“雙面佳人”細胞因子

細胞是如何在惡劣條件下存活下來的是科學家們十分關注的一個研究課題，上世紀80年代，三個美國人發現了染色體端粒和端料酶是如何保護染色體的，并因這項研究獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。這相關的一項研究就是用端粒使人類細胞“長生不老”。在研究的過程中，科學家們發現活細胞已形成了一個復雜的響應機制，能幫助它們在氧含量較低的條件下存活下來，這主要是在被稱為“低氧誘導因子”（HIF）的一個轉錄復合物控制之下的。

但是之后科學家們也發現癌細胞也利用HIF來適應腫瘤環境，高HIF-alpha水平在固體腫瘤中是常見的，而且由于不明原因還與預后較差相關。這就更加讓科學家們感興趣了，到底是怎樣的機制能讓這一細胞因子起到兩方面的作用。

來自瑞士蘇黎世大學（University of Zurich）分子生命科學研究所，冷泉港實驗室等處的研究人員發現低氧誘導因子HIF的雙面作用，在低氧條件幫助細胞存活，但是在腫瘤細胞中若打開時卻會成為一個潛在殺手。這一研究成果公布在Nature雜志上。

在這篇文章中，研究人員通過對模型生物線蟲進行分析，發現HIF-alpha抑制p53調控的細胞凋亡（或稱細胞自殺），后者通常阻止其中DNA已受損的生殖細胞發生癌變。令人吃驚的是，HIF只在兩種神經元中發揮作用，激發一種在線蟲的很多其他細胞中抑制細胞死亡的酪氨酸酶。這個通道也在腫瘤細胞中起作用，因為抑制黑素瘤細胞中相當于TYR2的TRP-2會增加細胞凋亡。但是雖然保護生殖細胞不發生自我毀滅對于生活在土壤中的蠕蟲來說也許是一種救命方式，但該通道在一個腫瘤中若打開時卻會成為一個潛在殺手。

除了細胞存活的機制研究之外，科學家們對于細胞如何保持年輕也很感興趣，他們正在研究端粒如何有助于修復受損細胞，以及在癌癥研究中扮演著如何關鍵角色。

科學家認為端粒有個限制是僅對可分裂細胞有益，而大多數神經元是不可分裂的，神經元是大腦的主要構成細胞。如果科學家能找出方法，讓端粒進入哪怕是很少一部分的可分裂腦細胞，則可對腦細胞帶來好處。

生物學家稱，染色體端粒并非我們衰老的*原因。在人類老化過程中，端粒所起的作用至多占10%。但如果細胞能更持久健康，引發嚴重病變的疾病可能會推遲出現，如從65歲推遲到75歲。

如果將端粒療法用于特定細胞的短期治療，比如說一兩周，則可能有成功治療之效，這能修復染色體端粒，使細胞保持分裂功能。這種治療方法，可用于在試驗室培養病人自己的細胞，能幫助細胞受損而端粒配額用完的病變，如貧血、皮膚潰瘍及炎癥。許多癌癥研究專家正在盡力研究如何通過阻斷端粒而治療癌癥。

而干細胞在保持青春方面也有自己的一套，它們利用干細胞微環境，哈佛大學的研究發現了衰老與干細胞微環境的變化之間的關聯，干細胞周圍的細胞形成像搖籃樣的環境保護著干細胞，這一環境被稱為niche。niche不僅給干細胞提供養分，同時還指導干細胞的行動，決定干細胞的分化方向。

隨著年齡增長而發生的干細胞微環境的變化可通過調整到新的環境（年輕的微環境）而得到改善和逆轉，也就是說，可以直接逆轉衰老的過程。此外，科學家們還發現除了給干細胞更換新的微環境外，還可以通過一種調節因子“胰島素樣生長因子-1”（IGF-1）來進行改善。