罗切斯特大学的研究人员表明,其中一种生物学优势可以转移到另一种哺乳动物体内。通过转移一种与裸鼹鼠异常高水平的高分子量透明质酸(HMW-HA)相关的基因,该团队改善了小鼠的健康状况并适度延长了其寿命。
这项发表于2023年《自然》杂志的研究表明,长寿动物进化出的至少部分长寿特征可能适用于产生这些特征的物种之外。与普通小鼠相比,转基因小鼠生活得更健康,中位寿命增加了约4.4%。
“我们的研究提供了原理验证,证明长寿哺乳动物物种进化出的独特长寿机制可以被导出,以改善其他哺乳动物的寿命,”罗切斯特大学生物学和医学Doris Johns Cherry教授Vera Gorbunova说道。
Gorbunova与生物学教授Andrei Seluanov及其同事一起,专注于研究一种有助于产生HMW-HA的基因。这种物质在裸鼹鼠体内含量丰富,并与它们对癌症、炎症和与年龄相关的衰退的显著抵抗力有关。
裸鼹鼠为何令衰老科学家着迷
裸鼹鼠体型与小鼠相当,但其寿命在啮齿动物中却非同寻常。它们可以活到41岁,几乎是体型相似的啮齿动物寿命的十倍。
它们的长寿并非科学家研究它们的唯一原因。随着年龄增长,裸鼹鼠似乎能够避免许多通常影响其他哺乳动物的疾病,包括神经退行性变、心血管疾病、关节炎和癌症。几十年来,Gorbunova、Seluanov和其他研究人员一直在调查这些动物如何保持如此强的抗逆性。
一个主要线索是HMW-HA。裸鼹鼠体内的HMW-HA含量约为小鼠和人类的十倍。在早期的研究中,研究人员发现,当从裸鼹鼠细胞中去除HMW-HA时,这些细胞变得更容易形成肿瘤。
这一发现提出了一个有力的问题。如果HMW-HA帮助裸鼹鼠抵抗癌症和与年龄相关的损伤,同样的机制是否能在其他动物身上起作用?
转移裸鼹鼠长寿基因
为了验证这一想法,罗切斯特团队对小鼠进行了基因工程改造,使其携带裸鼹鼠版本的透明质酸合酶2基因。该基因有助于制造产生HMW-HA的蛋白质。
所有哺乳动物都有透明质酸合酶2的版本,但裸鼹鼠的版本似乎特别活跃。它似乎能驱动更强的基因表达,从而导致这种保护性分子的产量增加。
经过改造的小鼠在多种组织中产生了更高水平的透明质酸。它们还对自发性肿瘤和化学诱导的皮肤癌表现出更强的防护能力。
这种效果不仅限于抗癌。携带裸鼹鼠基因的小鼠整体健康状况更好,寿命比普通小鼠长,衰老过程中多种组织的炎症更少,并保持了更好的肠道健康。
由于慢性炎症是衰老的主要生物学特征之一,炎症的减少尤为重要。研究人员认为,HMW-HA可能部分通过直接影响免疫系统起作用,尽管需要更多研究来解释它究竟如何产生如此广泛的益处。
寿命小幅增长背后的巨大意义
中位寿命增加了约4.4%,这一增幅并不大。但更大的意义在于,来自一种哺乳动物的长寿机制被成功转移到了另一种哺乳动物身上。
这使得该发现不仅仅是一项关于单基因的小鼠研究。它支持了这样一种观点:自然界的长寿物种可能包含可以被研究、改造并可能用于改善其他动物健康的生物学工具。
“从发现裸鼹鼠体内的HMW-HA,到证明HMW-HA能改善小鼠健康状况,我们花了10年时间,”Gorbunova说。“我们的下一个目标是将这种益处转移到人类身上。”
研究人员认为可能有两种主要途径来实现这一目标。一种是减缓体内HMW-HA的分解。另一种是增加其产量。
“我们已经鉴定出能减缓透明质酸降解的分子,并正在临床前试验中进行测试,”Seluanov说。“我们希望我们的发现能提供第一个(但不是最后一个)例子,说明来自长寿物种的长寿适应机制如何能被转化利用,以造福人类的长寿和健康。”
新研究为裸鼹鼠的故事增添新篇章
自2023年《自然》发表那项研究以来,裸鼹鼠继续提供新的线索,解释为何它们的衰老方式与其他哺乳动物如此不同。2025年发表在《科学》杂志上的一项研究报道了另一种涉及cGAS的潜在长寿机制,cGAS是一种因其免疫防御作用而更为人所知的蛋白质。在人类和小鼠中,cGAS会干扰某些形式的DNA修复,但裸鼹鼠版本的cGAS似乎能帮助细胞更有效地修复DNA损伤。该研究发现,裸鼹鼠蛋白质的特定变化改善了实验模型的基因组稳定性,并延缓了衰老迹象。
这项较新的研究并未取代关于HMW-HA的发现。相反,它强化了一种更广泛的模式。裸鼹鼠之所以拥有异常长寿且健康的生命,可能归功于多重重叠的防御机制,包括抗癌能力、炎症控制、DNA修复和组织保护。
对于人类衰老研究而言,这一点至关重要。单一分子不太可能成为简单的“不老泉”。但每一项发现都为科学家提供了另一条可能的途径,用于靶向驱动年龄相关疾病的生物学过程。
2023年的基因转移研究仍然是一个引人注目的概念验证。一种在自然界最奇特的哺乳动物之一中进化出的生存策略,帮助小鼠抵抗疾病、更平稳地衰老并延长寿命。下一个挑战是确定这些相同的生物学技巧能否被安全地转化应用,以改善人类的健康寿命。