每年年底，Science雜志都會(huì)按慣例評(píng)選出十大科學(xué)進(jìn)展。本周Science雜志公布了該刊評(píng)選出的2011年度十大科學(xué)進(jìn)展，其中名列第一位的是生物學(xué)方面的成果：HIV臨床試驗(yàn)，其它生物學(xué)相關(guān)的包括：人類起源之謎，光合蛋白II，微生物組新發(fā)現(xiàn)，重要的瘧疾疫苗，清除衰老細(xì)胞，生物類占據(jù)了十大科學(xué)突破的六成，由此管中窺豹，可見一斑。

清除衰老細(xì)胞

今年有關(guān)衰老研究的內(nèi)容不少，從最新的細(xì)胞衰老假說(shuō)，到最新的細(xì)胞抗衰老發(fā)現(xiàn)，從衰老的根源到長(zhǎng)壽基因的作用，衰老細(xì)胞的研究不斷更新。尤其是在今年11月，來(lái)自美國(guó)梅奧臨床醫(yī)學(xué)院等處的研究人員發(fā)表了題為“Clearance of p16-Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders”的文章，發(fā)現(xiàn)了老化細(xì)胞會(huì)促使整體器官衰老，如果清除了這些細(xì)胞，就能讓小鼠推遲出現(xiàn)衰老的癥狀。

細(xì)胞老化是指細(xì)胞的復(fù)制過程不可逆轉(zhuǎn)地停止了，這種細(xì)胞不再分裂出新細(xì)胞，在防止腫瘤生長(zhǎng)方面起著重要作用。老化細(xì)胞由免疫系統(tǒng)清理，隨著時(shí)間推移，在身體積聚數(shù)量增多。研究人員估計(jì)，高齡老人全身大約10%的細(xì)胞為老化細(xì)胞。

幾年前，梅奧臨床醫(yī)學(xué)院的Jan M. van Deursen研究組發(fā)現(xiàn)兩種對(duì)細(xì)胞分裂和復(fù)制起關(guān)鍵作用的腫瘤抑制基因左右了小鼠的衰老過程。這首次揭示了細(xì)胞老化機(jī)制和整體器官衰老間的直接聯(lián)系。但這未能揭示衰老的分子機(jī)制。

今年這一研究組在這一基礎(chǔ)上，利用老化細(xì)胞生物標(biāo)志：p16Ink4a，設(shè)計(jì)了一種新型的轉(zhuǎn)基因INK-ATTAC，并研發(fā)出了能能夠殺死小鼠身上所有老化細(xì)胞的藥物。

研究人員首先通過基因工程培育特殊小鼠，使它們的成熟老化速度快于正常同類，之后觀察三種老化特征：眼內(nèi)白內(nèi)障形成、肌肉組織萎縮和皮下脂肪堆積。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果小鼠在老化跡象出現(xiàn)之前施用藥物，這三種特征就會(huì)被延緩，如果小鼠在老化跡象開始后攝取藥物，肌肉功能得到改善。

研究人員認(rèn)為這項(xiàng)研究能用于老年人護(hù)理，提高老齡人群生活質(zhì)量。

關(guān)于老化細(xì)胞與整體器官衰老之間的分子關(guān)聯(lián)，這一研究組曾研究了p16Ink4a和p19Arf這兩種基因在衰老過程中的作用。他們發(fā)現(xiàn)，清除p16Ink4a基因能減緩細(xì)胞的衰老過程，也能減緩機(jī)體的老化過程，反之，p19Arf的滅活會(huì)加劇這些作用。基于p16Ink4a和p19Arf基因表達(dá)水平隨衰老而增加的事實(shí)，以前的研究推測(cè)了這兩種腫瘤抑制基因在衰老過程中的作用。然而，過去的研究從未證實(shí)它們與衰老過程中的直接聯(lián)系，因?yàn)槿笔н@些基因的小鼠過早地死于腫瘤疾病。

p53與細(xì)胞衰老

來(lái)自麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了p53與細(xì)胞衰老相關(guān)的新作用機(jī)制，他們發(fā)現(xiàn)p53腫瘤抑制因子不只是簡(jiǎn)單地被Gld2多聚腺苷?；?。而是Gld2可以將一個(gè)A添加到miR-122小RNA上，從而使其穩(wěn)定。這種腺苷?；?SPAN lang=EN-US>miR-122/RISC復(fù)合物然后通過在其3’端未翻譯區(qū)域結(jié)合目標(biāo)點(diǎn)來(lái)抑制CPEB的表達(dá)。如果CPEB不被miR-122抑制，那么CPEB將與p53的3’端未翻譯區(qū)域結(jié)合，并結(jié)合一種不同的polyA聚合酶，即Gld4。這些數(shù)據(jù)反映了p53 mRNA的翻譯控制的一個(gè)以前人們不知道的層級(jí)關(guān)系，這一層級(jí)關(guān)系導(dǎo)致細(xì)胞衰老。

這種小RNA：miR-122具有許多重要的作用，之前的研究發(fā)現(xiàn)肝癌組織miR-122的表達(dá)與肝癌細(xì)胞周期調(diào)控密切相關(guān)，最近的研究又顯示，miR-122可以通過影響p53蛋白的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白Cyclin G的表達(dá)，從而降低癌細(xì)胞的侵襲性。這些都說(shuō)明了這種小分子與p53的關(guān)系密切。這對(duì)于深入了解p53的作用具有重要的意義。

細(xì)胞抗衰老新發(fā)現(xiàn)

來(lái)自斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)表了一篇題為“PDGF signalling controls age-dependent proliferation in pancreatic β-cells”的研究論文，揭示了一條與胰島細(xì)胞存活相關(guān)的關(guān)鍵信號(hào)傳導(dǎo)通路，通過激活這條通路便可促使胰島β細(xì)胞“返老還童”，重新恢復(fù)細(xì)胞分裂。

科研人員發(fā)現(xiàn)PDGFR(血小板衍生生長(zhǎng)因子受體)信號(hào)通路對(duì)胰島β細(xì)胞增殖起重要的調(diào)控作用。在小鼠試驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)隨著年齡的增高，小鼠胰島β細(xì)胞表面PDGFR水平逐漸降低并最終導(dǎo)致細(xì)胞喪失分裂能力。當(dāng)研究人員通過人為干預(yù)的方法促使PDGFR表達(dá)水平增高時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)這些胰島β細(xì)胞重新獲得了自我復(fù)制能力，并生成了新的細(xì)胞。隨后，研究人員在人類胰島β細(xì)胞中再度重復(fù)了這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

通過維持和修復(fù)胰島β細(xì)胞的功能來(lái)治療I型糖尿病是目前糖尿病治療研究的一個(gè)熱點(diǎn)，成人的胰島β細(xì)胞喪失了自我復(fù)制能力是目前開展這項(xiàng)研究的主要障礙之一。新研究不僅揭示了機(jī)體調(diào)控胰島β細(xì)胞生長(zhǎng)和復(fù)制的信號(hào)機(jī)制，并為研究人員開發(fā)出安全的糖尿病治療策略指明了新的方向。