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        “端粒酶對正常細(xì)胞的作用及在人造器官方面的應(yīng)用”猜想

        2017-03-01 23:55:17梁晗格日
        未來英才 2016年23期
        關(guān)鍵詞:猜想端粒酶

        梁晗格日

        摘要:在科技逐漸發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會,現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)逐漸無法滿足人們的需求,人們的目光開始聚焦在那些“天方夜譚”上,譬如長生不老。那么我們應(yīng)該從哪里入手?我覺得端粒酶是一個不錯的突破點(diǎn)。本文以端粒學(xué)說為基礎(chǔ)作出猜想;猜想端粒酶在正常細(xì)胞的作用途徑及應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:端粒酶;人造器官;猜想

        眾所周知,生物的生命活動離不開細(xì)胞。細(xì)胞的一舉一動關(guān)乎到生物整體的生命狀態(tài)。而我們?nèi)说纳厝慌c細(xì)胞密不可分。提到生命,很容易聯(lián)想到壽命。細(xì)胞有分裂,分化,生長發(fā)育,衰老和凋亡。這對應(yīng)著我們的出生,成長,衰老和死亡。當(dāng)然,這是對于沒有出現(xiàn)意外的細(xì)胞和人來講。我們都知道,人終有生老病死。面對死亡,難免會害怕,這是人之常情。所以,自秦始皇起甚至可能無法考證的更早的人們就開始尋找長生不老藥。由“生物的生命活動離不開細(xì)胞”這句話可以推斷出:若要人不去衰老,就需要細(xì)胞不衰老。細(xì)胞怎樣才能不衰老呢?

        一、《端粒學(xué)說》的提出

        在20世紀(jì)30年代,繆勒(Muller)和麥克林托克(Meclintock)等人發(fā)現(xiàn)了端粒這種結(jié)構(gòu)的存在后,四膜蟲的端粒結(jié)構(gòu)在1987年首先被測定。到了1990年,凱文·哈里(CalvinHarley)推斷端粒與人體衰老有關(guān)。后來,人們逐漸通過實(shí)驗(yàn)得出端粒與細(xì)胞衰老的的推論:人體成纖維細(xì)胞染色體在復(fù)制過程中的極限現(xiàn)象(即Hayflick極限,一般低于50~60次)和染色體端粒不斷縮短的現(xiàn)象,DNA每復(fù)制一次,端粒就縮短一截,人體成纖維細(xì)胞每年會縮短十幾個,說明染色體末端重復(fù)序列TTFAGGG(端粒)在細(xì)胞衰老過程中非特異的依賴DNA復(fù)制而丟失。當(dāng)染色體長度短到一定程度是細(xì)胞的繁殖就不能再繼續(xù)進(jìn)行,細(xì)胞分裂次數(shù)便達(dá)到了極限進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞核整個生物體的死亡。如果細(xì)胞要試圖維持其正常分裂,那么就必須組織端粒的進(jìn)一步丟失,并且激活端粒酶。

        二、外援端粒酶在正常細(xì)胞中無法作用的原因

        根據(jù)端粒學(xué)說的相關(guān)內(nèi)容,端粒酶從外界導(dǎo)入正常細(xì)胞中并沒有發(fā)生預(yù)期的“延壽”影響。那么這是為什么呢?我猜想由于從外界導(dǎo)入的端粒酶會引起細(xì)胞發(fā)生排異反映,造成外援端粒酶被本體細(xì)胞的免疫機(jī)制所分解。被分解還有可能是因?yàn)槎肆C甘怯傻鞍踪|(zhì)和RNA構(gòu)成的,蛋白質(zhì)的肽鏈會在其他蛋白酶的作用下被水解。而且酶類物質(zhì)具有專一性,對特定細(xì)胞有作用的它們,被直接轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞里,不是其靶細(xì)胞,根本就不會起作用。

        那么,端粒酶無法對正常細(xì)胞起作用嗎?顯然不是。端粒酶并非只存在于癌變的細(xì)胞中,舉個例子:受精卵和各種各樣的干細(xì)胞(如造血干細(xì)胞)中,端粒酶的含量也不少。而它們的共同特點(diǎn),就是都會大量分裂來為生命體提供足夠數(shù)量的細(xì)胞,供生命體發(fā)育,通過換掉衰老凋亡或異常死亡的細(xì)胞來維持生命體的健康。

        而受精卵及后續(xù)的胚胎和各種干細(xì)胞總會分裂到一定程度就是去分裂能力。是端粒酶搞的鬼嗎?按照端粒學(xué)說進(jìn)行推斷,我認(rèn)為是這樣。分裂到一定程度的這些細(xì)胞,可能會因?yàn)榛蚧蚱渌蜃拥囊种贫苟肆C甘Щ?、?shù)量減少。由此猜想端粒酶在生物器官形成之前就存在于細(xì)胞內(nèi),如果把端粒酶定義為胞內(nèi)蛋白,細(xì)胞分化后就停止翻譯端粒酶的相應(yīng)序列了。

        三、猜想如何使端粒酶在正常細(xì)胞中保持活性并起作用

        外援端粒酶不能直接在細(xì)胞中保持活性并發(fā)揮作用。若要起作用,在這樣的情況下,可以做出如下假設(shè):

        假設(shè)1,如果端粒酶不能發(fā)揮作用的原因是免疫機(jī)制,那么可以利用器官移植時常用的手段:抑制免疫。通過使用免疫抑制劑或其他方式,讓端粒酶在正常細(xì)胞中保持活性。

        假設(shè)2,如果端粒酶不能發(fā)揮作用的原因是被其他蛋白酶水解。

        假設(shè)3,如果端粒酶不能發(fā)揮作用的原因是其專一性,那么有一個勝過前兩種方法而難度極大的手段:激活其端粒酶表達(dá)基因,通過本體細(xì)胞自身轉(zhuǎn)錄、翻譯出屬于它自己的端粒酶。這樣不僅可以避免排異反映和抑制免疫帶來的負(fù)面影響,也更有可能在本體細(xì)胞上發(fā)生作用。

        四、猜想端粒酶合成基因的表達(dá)

        人類作為高等動物,在分子水平上,不易表現(xiàn)出全能性。因?yàn)楦叨确只捏w細(xì)胞在基因選擇性表達(dá)的過程中,細(xì)胞質(zhì)和成了一些抑制細(xì)胞全性型表達(dá)的特殊蛋白質(zhì)。也就是高中生物中所學(xué)的“選擇性表達(dá)”。由于這種“選擇性表達(dá)”,分化后的細(xì)胞表現(xiàn)出來的就不是全能性。而我們知道,分化后在正常情況下基因是完整的。我們不妨從激活細(xì)胞的端粒酶基因的表達(dá)入手,從基因工程的角度來看,是可以實(shí)現(xiàn)的。

        五、猜想端粒酶在人造器官方面的應(yīng)用

        在人造器官移植到人體的時候,人體的免疫系統(tǒng)會自發(fā)的抵抗“外來物”。而要讓人造器官在人力中立足,就需要讓免疫系統(tǒng)這支“禁衛(wèi)軍”暫時失效以逐漸讓人體適應(yīng)這一新的“龐然大物”。

        六、猜想端粒酶在其他方面的應(yīng)用前景

        如果端粒酶的作用被這樣應(yīng)用,那么應(yīng)用的范圍將不僅僅是人造器官那么簡單了。譬如美容,人們可以在可控范圍內(nèi),激活面部皮膚的端粒酶表達(dá)基因,面部細(xì)胞老化將得以解決。這是從微觀上講。那么宏觀呢?可以通過改造細(xì)胞的基因表達(dá),讓新陳代謝周而復(fù)始。這樣,生命的永恒,也許真的不是夢。

        七、可能引發(fā)的倫理問題

        在以上猜想得到驗(yàn)證甚至實(shí)現(xiàn)之后,我們要考慮的,還有一系列的道德倫理問題。先從當(dāng)今世界的人口說說吧,我們賴以生存的家園--地球,它的容量有限。人口過多已經(jīng)是眼前的燃眉之急,如果我們應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù),而新生兒繼續(xù)不斷出生,那豈不是真正意義上的“人口大爆炸”?暫且不提外星移民的事情,地球上的沙漠、海底、高原等地,遠(yuǎn)要比外太空的環(huán)境要溫和得多,這些地方上不能讓我們?nèi)ゾ幼?,何來外星移民之談?從龐大的生物圈講,生物的新生和死亡也是一種新陳代謝。但如果實(shí)現(xiàn)以上猜想,勢必會打破這樣的平衡。我們應(yīng)該怎樣面對這些問題?這樣深刻的疑問,需要長期的思考。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 初彥輝等.端粒、端粒酶在腫瘤、細(xì)胞衰老中的研究[J].中國醫(yī)療前沿月刊,2009,4(1).

        [2] 蘇宏鑫等,高中生物培優(yōu)助學(xué)[M].浙江大學(xué)出版社,2013.8

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