20世纪60年代,美国生物学家海弗利克(Leonard Hayflick)研究体外培养的人类细胞时,发现细胞最多只能分裂50次左右,之后就不再分裂,这个次数就称为“海弗利克极限”(Hayflick limit)。细胞在持续分裂、端粒减短到某种程度时,便开始老化,它就会启动自杀程序,叫作“细胞凋零”程序。因为这样的细胞如果还勉强复制,产生的新细胞会有残缺基因。残缺基因的结果,不是畸形就是癌变,那都不是好事情。这时候最恰当的处理方式就是让这个细胞自杀。
根据这个现象来推测,人类衰老的可能原因之一,是身体的每个细胞都要经历这个端粒耗竭的过程,最终都要自杀。大部分细胞自杀得差不多了,人就衰老了。
端粒变短还与许多疾病的发生有关,如阿尔茨海默病、动脉硬化、高血压以及Ⅱ型糖尿病,可能是因为这些病变组织中的细胞分裂更为频繁。
修复端粒?
端粒就像鞋带上的塑料头,没有它们,鞋带会很快地抽线、破损,直到乱成一团而被丢掉。同样,如果没有端粒,染色体就像破了一样,不但容易缠在一起,还可能导致细胞故障。随着细胞的分裂,端粒会逐渐变短,直到细胞衰老或死亡。因此,端粒又被形象地比喻为炸药的引线。
难道就没有办法修复端粒?科学家发现,有一种叫端粒酶的蛋白能修复端粒,但是在一般的细胞中几乎检测不到有活性的端粒酶。只有在造血细胞、干细胞和生殖细胞等必须不断分裂的细胞中,才可以检测到有活性的端粒酶。如果把端粒酶注入细胞中,延长端粒长度,正常的体细胞不就可以不断分裂了吗?科学家对此寄予了很大的希望。端粒酶就是太上老君的续命仙丹啊!
如果端粒酶可以让细胞逃逸死亡,它会不会增加癌症的风险呢?科学家未有定论,目前他们只是可以让细胞突破限制并持续分裂,而且细胞没有出现癌变的迹象。按此构想,我们可以大量生产用于移植的细胞,如治疗糖尿病的胰岛B细胞,治疗肌肉营养不良的肌细胞,以及治疗重度烧伤的皮肤细胞。
我们再来看看端粒酶的另一面。我们说端粒酶在正常体细胞中几乎不表现活性,而在癌细胞中活性却很强。在这种情况下,我们就不是利用端粒酶的活性,而是抑制它的活性,从而抑制癌细胞分化,达到治疗癌症的目的。研究表明,端粒酶抑制剂比传统的癌症化学疗法和基因疗法有更高的特异性和较少的副作用,并且很可能对晚期扩散的肿瘤也能起到抑制效果。