“端粒酶對正常細胞的作用及在人造器官方面的應用”猜想

梁晗格日

摘要：在科技逐漸發達的現代社會，現有科學技術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。那么我們應該從哪里入手？我覺得端粒酶是一個不錯的突破點。本文以端粒學說為基礎作出猜想；猜想端粒酶在正常細胞的作用途徑及應用。

關鍵詞：端粒酶；人造器官；猜想

眾所周知，生物的生命活動離不開細胞。細胞的一舉一動關乎到生物整體的生命狀態。而我們人的生命必然與細胞密不可分。提到生命，很容易聯想到壽命。細胞有分裂，分化，生長發育，衰老和凋亡。這對應著我們的出生，成長，衰老和死亡。當然，這是對于沒有出現意外的細胞和人來講。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胞”這句話可以推斷出：若要人不去衰老，就需要細胞不衰老。細胞怎樣才能不衰老呢？

一、《端粒學說》的提出

在20世紀30年代，繆勒（Muller）和麥克林托克（Meclintock）等人發現了端粒這種結構的存在后，四膜蟲的端粒結構在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。后來，人們逐漸通過實驗得出端粒與細胞衰老的的推論：人體成纖維細胞染色體在復制過程中的極限現象（即Hayflick極限，一般低于50～60次）和染色體端粒不斷縮短的現象，DNA每復制一次，端粒就縮短一截，人體成纖維細胞每年會縮短十幾個，說明染色體末端重復序列TTFAGGG（端粒）在細胞衰老過程中非特異的依賴DNA復制而丟失。當染色體長度短到一定程度是細胞的繁殖就不能再繼續進行，細胞分裂次數便達到了極限進而導致細胞核整個生物體的死亡。如果細胞要試圖維持其正常分裂，那么就必須組織端粒的進一步丟失，并且激活端粒酶。

二、外援端粒酶在正常細胞中無法作用的原因

根據端粒學說的相關內容，端粒酶從外界導入正常細胞中并沒有發生預期的“延壽”影響。那么這是為什么呢？我猜想由于從外界導入的端粒酶會引起細胞發生排異反映，造成外援端粒酶被本體細胞的免疫機制所分解。被分解還有可能是因為端粒酶是由蛋白質和RNA構成的，蛋白質的肽鏈會在其他蛋白酶的作用下被水解。而且酶類物質具有專一性，對特定細胞有作用的它們，被直接轉移到其他細胞里，不是其靶細胞，根本就不會起作用。

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

而受精卵及后續的胚胎和各種干細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？按照端粒學說進行推斷，我認為是這樣。分裂到一定程度的這些細胞，可能會因為基因或其他因子的抑制而使端粒酶失活、數量減少。由此猜想端粒酶在生物器官形成之前就存在于細胞內，如果把端粒酶定義為胞內蛋白，細胞分化后就停止翻譯端粒酶的相應序列了。

三、猜想如何使端粒酶在正常細胞中保持活性并起作用

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

假設1，如果端粒酶不能發揮作用的原因是免疫機制，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，讓端粒酶在正常細胞中保持活性。

假設2，如果端粒酶不能發揮作用的原因是被其他蛋白酶水解。

假設3，如果端粒酶不能發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：激活其端粒酶表達基因，通過本體細胞自身轉錄、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面影響，也更有可能在本體細胞上發生作用。

四、猜想端粒酶合成基因的表達

人類作為高等動物，在分子水平上，不易表現出全能性。因為高度分化的體細胞在基因選擇性表達的過程中，細胞質和成了一些抑制細胞全性型表達的特殊蛋白質。也就是高中生物中所學的“選擇性表達”。由于這種“選擇性表達”，分化后的細胞表現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。我們不妨從激活細胞的端粒酶基因的表達入手，從基因工程的角度來看，是可以實現的。

五、猜想端粒酶在人造器官方面的應用

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

六、猜想端粒酶在其他方面的應用前景

如果端粒酶的作用被這樣應用，那么應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，激活面部皮膚的端粒酶表達基因，面部細胞老化將得以解決。這是從微觀上講。那么宏觀呢？可以通過改造細胞的基因表達，讓新陳代謝周而復始。這樣，生命的永恒，也許真的不是夢。

七、可能引發的倫理問題

在以上猜想得到驗證甚至實現之后，我們要考慮的，還有一系列的道德倫理問題。先從當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。人口過多已經是眼前的燃眉之急，如果我們應用了這項技術，而新生兒繼續不斷出生，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，遠要比外太空的環境要溫和得多，這些地方上不能讓我們去居住，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。但如果實現以上猜想，勢必會打破這樣的平衡。我們應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

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

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