“生命天书”破译23年，人类最终能否解开衰老奥秘？
来源： 科普中国 发布时间：2024-02-18
长期以来，科学家们一直在探索人类进化的奥秘，希望能够找到科学解释衰老的机制和过程。2001年2月12日，由中、美、英、法、德、日6国的科学家共同参与的国际人类基因组公布了人类基因组图谱及初步分析结果。
尽管仅为“草图”，但这一生命科学领域划时代的成就为破译了人类基因组常染色质遗传密码奠定了重要基础，也为此后开展更深入的基因组学、遗传学和生物信息学等相关学科和产业研究提供了必要数据和参照。在此后的23年中，相关研究成果不断突出涌现，我们不禁要问，绘制出一份完美的人类“完整说明书”，对于研究我们的“生老病死”有何帮助？在破解人类衰老奥秘的进程中，我们已经走到了哪一步？
01 人类进化过程中的“生”与“死”，你的基因说了算？
英国著名演化生物学家理查德·道金斯曾表达过这样的观点，他认为，生命是基因创造的生存机器，人类不过是基因的载体。在地球亿万年的生物演化历史上，人类之所以能够超越地球上的其他物种站在食物链的顶端，则是由于基因的选择，和无限复制。
基因结构，是指基因的编码序列，编码的序列称为外显子（exon），是一个基因表达为多肽链的部分；非编码序列称为内含子（intron），又称插入序列（intervening sequence,ivs）。脱氧核糖核酸（英文deoxyribonucleic acid，缩写为dna）是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。dna携带有合成rna和蛋白质所必需的遗传信息，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。基因是dna分子上的特定序列，它们包含了生物体的遗传信息，并指导着生物体的生长、发育和功能。基因通过编码蛋白质来实现对生物体的控制和调节，从而影响其形态、行为和生存策略。在生物演化历史上，基因的选择是通过自然选择和遗传变异这两个主要机制实现的。前者是指适应环境的生物体更有可能生存和繁殖，从而将其有利的基因传递给下一代的过程；后者则是指基因在复制过程中发生的随机变异和重组，为生物体提供了遗传多样性，从而使得适应环境的基因得以保留和传承。
绘制人类基因组图谱，即是将人体细胞脱氧核糖核酸（dna）的约30亿个碱基对进行精准排列，拼成一张完整的“地图”，从而揭示了人类在进化过程中基因的“生”“死”奥秘。
根据对全球人口数据的分析表明，人类的最长寿命是有限度的，且衰老是生命不可避免的一个过程，随着时间的推移，人体和其他生物体的各个方面都会发生变化。这些变化包括体能下降、皮肤松弛、视力下降、记忆减退等。
人类衰老与基因同样有很大的关系。基因的突变或功能缺陷会导致衰老或提前老化的发生。随着遗传学和分子生物学技术的发展，了解这一生命过程中所发生的改变，将有助于我们对正常衰老和寿命的理解。
02 基因与衰老有怎样的联系？
有关，但不完全决定
（1）这些基因和区域，与寿命有关
apoe基因：apoe是人体载脂蛋白之一。载脂蛋白是脂蛋白颗粒成分，参与脂蛋白合成、分泌、加工和代谢，在血液脂质代谢中有重要作用。apoe基因编码的蛋白质与胆固醇代谢和脂质运输有关，不同的apoe基因变异型与心血管疾病、阿尔茨海默病等疾病的发病风险密切相关。例如：有3种常见的apoe等位基因，分别为e2、e3和e4，分别编码载脂蛋白e亚型e2、e3和e4。e2和e4均与血浆甘油三酯浓度增高有关。在脂蛋白代谢中起重要的作用。携带apoe e2/e2基因型患者有患早期血管疾病的高风险，携带apoe e4/e4基因型的患者易患动脉粥样硬化。而apoeε4变异型与阿尔茨海默病的风险增加相关。
foxo3基因：foxo3基因编码的蛋白质与细胞的生存和修复有关。foxo3的长寿变异型与寿命的延长和抗衰老的特点有关。研究表明，拥有某些foxo3变异型的人群可能更容易达到长寿。
tert基因：tert基因编码的酶在细胞分裂和dna修复中发挥重要作用。tert的变异型与一些癌症的风险以及心脏疾病等慢性疾病的发病风险相关。
其他与寿命相关的区域：除了上述基因外，还有许多其他基因和基因区域与寿命有关。例如，il6r、lepr等基因或区域也被研究与寿命有一定联系，通常与慢性疾病的风险以及炎症反应有关。
（2）其他因素
寿命是一个复杂的多因素问题，也会受到居住环境、生活方式、饮食等多方面的因素综合影响。
良好的生活环境是人类生存和健康的必要条件，如果人类长期生活在被破坏的和污染环境中，会引发各种疾病，加速衰老甚至死亡。
不良饮食习惯如缺乏必要营养元素，会使身体无法获得足够营养来支持正常的细胞和组织功能，导致身体功能下降。摄入过多的热量会导致身体产生氧化应激反应,进而导致细胞损伤和衰老。
长期吸烟、酗酒、熬夜、不爱运动等不良生活习惯都会对加速机体老化，引发呼吸系统、心血管系统、消化系统疾病。长期的压力和抑郁情绪会导致身体和大脑的损伤，从而加速衰老。
03 实现延缓衰老，我们进展到了哪一步？
保持平衡的饮食习惯、适度运动、正确应对压力及负面情绪已被公认为是能够延缓衰老的重要方法。如今，基因治疗也成为了一种新兴的手段。已有科学研究表明，表观遗传改变在衰老过程中起着重要作用，针对表观遗传调节因子的策略在抵消衰老相关衰退方面具有巨大潜力。
去年，国际科学团队t2t在发表于《science》的6篇论文中称，有史以来最完整的人类基因组图谱绘制完成，填补了近20年来缺失的“拼图”碎片，也意味着人类距离攻克癌症和其他疾病又更近了一步。
更完整的片段重复信息提高了基因分型。
图片来源：t2t联盟
这一最新的人类基因组图谱的完成标志着科学界对人类基因组的认识迈出了重要的一步，同时也为基因治疗和延缓衰老的研究提供了更为全面和深入的基础。基因组图谱的完整性和准确性对于理解基因与疾病之间的关系至关重要，因为它们揭示了基因变异和突变对健康和疾病的影响。
基因治疗是一种通过修改个体的基因来治疗或预防疾病的方法，其理念是修复或替换有缺陷的基因，从而恢复正常的生理功能。最完整的人类基因组图谱为基因治疗提供了更为准确和全面的基础信息，使得科学家们能够更好地理解疾病与基因之间的关联，精准地定位和修复有缺陷的基因。通过针对特定基因变异的治疗，基因治疗有望为一些遗传性疾病提供更有效的治疗手段。
另一方面，基因组图谱的完成也为延缓衰老的研究提供了重要的支持。通过研究基因组图谱中与衰老相关的基因，科学家们可以更深入地理解衰老的分子机制，找到延缓衰老的潜在靶点和治疗途径。这一突破性的成果为研究人员提供了更深入、更全面的基因信息。
老年人更易患上许多慢性疾病，如心脏病、癌症和阿尔茨海默病。如果能找到更高效且精准的治疗方法和策略，将为治疗或延迟衰老带来的慢性疾病发病带来新的进展。然而，基因治疗是一项复杂而精细的生物医学技术，仍面临着许多挑战和限制，技术的安全性和有效性需要进一步验证。科学家们正在努力研究和开发新的药物、治疗方法和干预措施来延缓衰老的进程。随着科技的不断进步和研究的深入，相信人类也许能够找到有效延缓衰老的方法，为人类延长寿命提供新的可能性。
作者：
刘幼硕 中南大学衰老与老年疾病研究所所长，湘雅二医院老年医学学科负责人，国家一级主任医师
李南南 湖南省科协二级调研员，湖南省科普作家协会理事
审核：陈岳飞 研究员，湖南省科普作家协会会员
出品：科普中国
监制：中国科学技术出版社有限公司、中科数创（北京）数字传媒有限公司
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