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在中學(xué)時(shí)代，德國(guó)學(xué)者Steve 、同卵雙胞胎兄弟和他們的朋友J?rg 就建立了吉爾伽美什計(jì)劃’the‘，這個(gè)計(jì)劃是定期討論數(shù)學(xué)、物理學(xué)和哲學(xué)問(wèn)題。計(jì)劃的靈感來(lái)自古代蘇美爾史詩(shī)中烏魯克國(guó)王尋找長(zhǎng)壽草藥的傳說(shuō) 。會(huì)議上經(jīng)常討論的就是長(zhǎng)壽問(wèn)題。
在1989年最后一次會(huì)議上，三人幫達(dá)成一個(gè)約定，他們將終生獻(xiàn)身于通過(guò)科學(xué)促進(jìn)人類(lèi)健康的職業(yè) 。J?rg從事計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能，從事生物化學(xué)和遺傳學(xué)人工智能誕生的標(biāo)志，Steve將致力于用數(shù)學(xué)模型和基因網(wǎng)絡(luò)解決如何延長(zhǎng)壽命。J?rg成為德國(guó)波恩大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家，從事人工智能研究。但是轉(zhuǎn)行成為精神病醫(yī)生。
Steve現(xiàn)在是加州大學(xué)洛杉磯分校的遺傳學(xué)家和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家，他自認(rèn)為仍在泰然自若地遵守兒時(shí)諾言，雖然在這一過(guò)程中承受了各種困難，先后經(jīng)歷多年的孤軍奮戰(zhàn)、反復(fù)被雜志和審稿專(zhuān)家的拒稿、失去一個(gè)孩子的痛苦，但都沒(méi)有讓他停止不前，他已經(jīng)收集分析了13000個(gè)人類(lèi)組織樣本。他的研究結(jié)果是一種能精確標(biāo)記細(xì)胞生物鐘，這種結(jié)果不僅容易檢測(cè)，而且具有多器官同步性特點(diǎn) 。也就是說(shuō)，他找到了如何準(zhǔn)確簡(jiǎn)單分析壽命的生物學(xué)標(biāo)記。
的標(biāo)記來(lái)自表觀(guān)遺傳學(xué) ，所謂表觀(guān)遺傳，是在DNA不發(fā)生改變的前提下，核酸堿基受到化學(xué)和結(jié)構(gòu)修飾而導(dǎo)致基因表達(dá)變化，這種變化能在細(xì)胞分裂時(shí)遺傳給后代細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞衰老時(shí) ，表觀(guān)遺傳模式發(fā)生轉(zhuǎn)換，其中一些變化能標(biāo)記時(shí)間或標(biāo)記壽命。為了用這種方法確定年齡，對(duì)細(xì)胞中數(shù)百個(gè)不同DNA序列區(qū)域的甲基化進(jìn)行分析，以確定甲基化群的現(xiàn)象。
根據(jù)這些基因組位置的甲基化狀態(tài)，他發(fā)現(xiàn)了一種能精確估算細(xì)胞來(lái)源人年齡的算法。例如用白細(xì)胞，這種細(xì)胞只有幾天或幾周的壽命，但存在50歲年齡人的表觀(guān)遺傳學(xué)信息，其誤差只有幾年。來(lái)自面部皮膚、大腦、大腸和其他器官的細(xì)胞，都具有同樣穩(wěn)定的表觀(guān)遺傳學(xué)標(biāo)記。這種檢測(cè)方法完全不同于過(guò)去判斷年齡的金標(biāo)準(zhǔn) ，舊標(biāo)準(zhǔn)必須通過(guò)限定的1到2個(gè)組織如牙齒和骨骼，這些終生穩(wěn)定的組織內(nèi)蛋白中天冬氨酸外消旋化程度一直作為壽命的生物標(biāo)志。
說(shuō)他想開(kāi)發(fā)出一種能用多種組織標(biāo)記年齡的技術(shù) ，這種項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)巨大。但現(xiàn)在運(yùn)氣似乎不錯(cuò)，去年他發(fā)表了他的這一發(fā)現(xiàn)，這種新方法的中位誤差為3.6年，意味著能用多種組織完成這一任務(wù) 。如果只用唾液誤差可下降到2.7年，某些類(lèi)型的白細(xì)胞則可下降到1.9年，大腦皮層能降低到1.5年。這種方法能識(shí)別來(lái)自胚胎的干細(xì)胞和百歲老人的大腦皮層。
因?yàn)槎肆Ｑ芯揩@醫(yī)學(xué)生理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)的加州大學(xué)舊金山分校認(rèn)為，這種嚴(yán)格的相關(guān)性提示，細(xì)胞內(nèi)有一些東西是不變的，這應(yīng)該存在未被發(fā)現(xiàn)的生物學(xué)原理。她建議這種表觀(guān)遺傳學(xué)方法可作為判斷一個(gè)人出生的方法。
的文章發(fā)表后幾個(gè)月，其他學(xué)者重復(fù)出了他的研究，并擴(kuò)展了研究結(jié)果。這一研究具有應(yīng)用性?xún)r(jià)值，但仍存在一些需要解決的問(wèn)題。
澳大利亞昆士蘭大學(xué)定量遺傳學(xué)家Peter 認(rèn)為這一研究非常新穎，如果結(jié)論正確的話(huà) ，說(shuō)明存在年齡相關(guān)表觀(guān)遺傳學(xué)生物鐘，這不僅有趣，而且很重要。
其實(shí)在研究中也走過(guò)彎路，開(kāi)始他主要是希望從基因表達(dá)角度來(lái)尋找年齡標(biāo)記線(xiàn)索，但多年的研究結(jié)果一直不太理想。但是他經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎考慮后發(fā)現(xiàn)，基因表達(dá)變化的年齡因素即使存在，但由于不同細(xì)胞類(lèi)型和不同個(gè)體之間基因表達(dá)有很大的差異，這種差異噪音會(huì)掩蓋這種年齡因素的影響。但開(kāi)始他又找不到出路。2011年情況發(fā)生了轉(zhuǎn)變。作為加州大學(xué)洛杉磯分校Eric 小組的一個(gè)成員，對(duì)來(lái)自68名成年唾液提出的DNA甲基化模式進(jìn)行分析，本來(lái)的研究目的是為了尋找表觀(guān)遺傳學(xué)和性趨向的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何相關(guān)性，最后和同事們決定用這些資料分析和年齡的相關(guān)性。結(jié)果讓他們大為吃驚。
人類(lèi)DNA甲基化群常出現(xiàn)在CpG位點(diǎn)上，CpG位點(diǎn)就是胞嘧啶-磷酸-鳥(niǎo)嘌呤位點(diǎn)，即DNA序列中胞嘧啶后緊連鳥(niǎo)嘌呤的位點(diǎn) 。典型的人類(lèi)DNA中包含2800萬(wàn)這種CpG位點(diǎn) 。但是甲基化基因芯片技術(shù)本身十分關(guān)鍵，過(guò)去的機(jī)器只能檢測(cè)2.7萬(wàn)個(gè)甲基化，而新機(jī)器可以檢測(cè)到48.5萬(wàn)個(gè)(感謝印老師糾正此處要命錯(cuò)誤) 。
十分走運(yùn)，他用一個(gè)簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型成功地對(duì)唾液細(xì)胞DNA CpG位點(diǎn)甲基化和年齡進(jìn)行匹配人工智能誕生的標(biāo)志，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.85 。這意味著用這個(gè)方法預(yù)測(cè)年齡的誤差只有5年左右。
隨后他對(duì)其他組織進(jìn)行了類(lèi)似的分析，并突然意識(shí)到這正是他過(guò)去幾年一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的科研目標(biāo) 。當(dāng)然設(shè)想雖然不錯(cuò)，真正去實(shí)現(xiàn)仍然要面對(duì)不少困難。不過(guò)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間努力，他取得了成功。
【年齡的最理想生物學(xué)標(biāo)志物】本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。