2009年10月5日,諾貝爾生理學或醫學獎在瑞典首都斯德哥爾摩揭曉,三位美國科學家伊麗白·布萊克本、卡羅爾·格雷德、杰克·紹斯塔克分享了這一殊榮。這三位科學家憑借“發現端粒和端粒酶是如何保護染色體的”這一成果,解開了生命在細胞不斷的分裂中,是如何保證遺傳基因序列不丟失的。被世界醫學界譽為找到了“引起人類衰老和罹患癌癥等嚴重疾病的秘密”。
找到了人類“壽命時鐘”
端粒,就是在染色體末端部分有一個像帽子一樣的特殊結構,常被比喻成鞋帶頭上包裹鞋帶、防止鞋帶散開的塑料片,它就像這個塑料片保護鞋帶一樣保護著染色體上的遺傳基因不在細胞分裂中丟失。每次染色體復制,都會丟失部分端粒,但不會損失自己的遺傳基因DNA序列。是端粒通過犧牲自己,保證了DNA序列的完整性。
端粒的另一個作用,是把承載遺傳基因的染色體末端“鎖住”,避免出現松散的遺傳基因。所以,端粒是細胞內染色體末端的“保護帽”,它能夠保護染色體。伴隨著人的成長,端粒逐漸受到“磨損”。當端粒變得短得不能再短時,細胞便不再分裂,而開始衰老死亡。
那么這個過程是否可逆呢?三位科學家研究發現,原來還存在一種酶,即端粒酶,端粒酶就是形成端粒DNA的成分,端粒是由端粒酶形成的。它的功能就是增加端粒的長度,延緩端粒變短的時間。所以,端粒又被稱為“壽命時鐘”。
發現“長壽天使”
正常人的體細胞有23對染色體,承載著遺傳基因DNA序列。端粒是細胞內染色體末端的“保護帽”,它能夠保護染色體,而端粒上的端粒酶在端粒受損時能夠恢復其長度。在正常細胞中,端粒上的端粒酶是個“長壽天使”,如果我們能控制正常細胞的端粒酶,使之具備相當的活性,正常細胞的壽命就可能延長,起到抗衰老作用。因此,專家指出,這三位科學家的研究成果找到了人類的“壽命時鐘”。端粒不僅與染色體的個性特質和穩定性密切相關,而且還涉及細胞的壽命、衰老與死亡等等。簡單地說,端粒變短,細胞就老化;相反,如果端粒酶活性很高,端粒的長度就能得到保持,細胞的老化就被延緩。這是有關人類衰老研究的謎題拼圖中重要的一片。
專家指出,衰老過程是復雜的,目前被認為依賴于幾個不同的因素,端粒起作用僅是其中之一。
開辟了抗癌新戰線
三位科學家的研究還揭示,如果端粒縮短了,細胞就會老化。相反,如果端粒酶的活動顯著,端粒的長度也就能得以保持,并且細胞衰老也將延后。癌細胞就是一個例子,癌細胞被認為是具有永久生命力的。
85%的癌細胞中,端粒酶都會表現出活性,它是細胞擴增的必要條件。因此,抑制端粒酶的活性,就可以控制癌細胞的無限生殖。這一理論被大多數人所接受,目前,以端粒酶為靶點的抗癌藥在美國已進入Ⅲ期臨床。
根據目前已經檢測出的腫瘤組織標本的統計學分析,惡性腫瘤組織端粒酶活性的陽性率達到84%~95%,而良性腫瘤和正常組織的端粒酶活性檢出率僅為4%左右。端粒酶活性與惡性腫瘤之間的高度相關性使端粒酶成為近年來腫瘤治療研究的新熱點,國外學者發現,氮己環抑制端粒酶活性的作用,在非核酸端粒酶抑制劑中顯示出了較強效力。我國學者發現,茶多酚中的沒食子酸鹽能夠直接強烈抑制端粒酶活性,全反式維甲酸、三氧化二砷、壯陽中藥淫羊藿、健脾理氣中藥等,也具有抑制端粒酶活性的作用。端粒和端粒酶研究有助于攻克醫學領域三方面難題,即“癌癥、特定遺傳病和衰老”。端粒與很多老年性疾病都有關系,因為細胞需要通過端粒來保持其分裂新生的能力,如果沒有足夠的端粒酶,端粒就會變短,細胞就不能分裂重生,這是很多老年病的共同特點。