限制熱量消耗是少數(shù)行之有效的抗衰老方法之一。盡管潛在的機(jī)制未知，一些研究證實(shí)在酵母、線(xiàn)蟲(chóng)、果蠅、猴子和人類(lèi)中限制熱量可以延長(zhǎng)壽命。

現(xiàn)在來(lái)自特拉維夫大學(xué)Eytan Ruppin教授實(shí)驗(yàn)室的博士后Keren Yizhak，以及她的同事們開(kāi)發(fā)出了一種計(jì)算機(jī)算法，可以預(yù)測(cè)出“關(guān)閉”哪些基因能夠獲得與熱量限制一樣的抗衰老效應(yīng)。這些研究發(fā)現(xiàn)有可能促使研發(fā)出治療衰老的新藥。相關(guān)研究論文發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

Yizhak說(shuō)：“大多數(shù)算法都是設(shè)法找到殺死細(xì)胞的藥物靶點(diǎn)來(lái)治療癌癥或細(xì)菌感染。我們的算法是第一個(gè)在我們的領(lǐng)域?qū)ふ也⒎菤⑺兰?xì)胞，而是將它們從疾病狀態(tài)轉(zhuǎn)換至健康狀態(tài)的藥物靶點(diǎn)。”

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室

Ruppin教授實(shí)驗(yàn)室是迅速發(fā)展的全基因代謝建模（GSMMs）領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。GSMMs是利用數(shù)學(xué)方程及計(jì)算機(jī)來(lái)描述活細(xì)胞的新陳代謝過(guò)程。單個(gè)模型一旦建立起來(lái)就可充當(dāng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)室，使得原來(lái)勞動(dòng)密集型的測(cè)試只需通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)就能夠完成。Yizhak將她的算法命名為“代謝轉(zhuǎn)換算法”（MTA），它能夠獲取任兩種代謝狀態(tài)的信息，預(yù)測(cè)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換至另一種狀態(tài)所需要的環(huán)境或遺傳改變。

“基因表達(dá)”就是指在單個(gè)細(xì)胞中檢測(cè)個(gè)別基因的表達(dá)水平，研究人員可以通過(guò)各種方式來(lái)“關(guān)閉”基因阻止它們?cè)诩?xì)胞中表達(dá)。在這項(xiàng)研究中，Yizhak將MTA應(yīng)用到了衰老遺傳學(xué)。在利用她特別設(shè)計(jì)的MTA證實(shí)了從前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，她再用它預(yù)測(cè)了關(guān)閉哪些基因可使得衰老酵母基因表達(dá)變得與年輕酵母相似。由于酵母的許多DNA在人類(lèi)都得以保存，它成為了目前最廣泛使用的遺傳模型。

MTA鑒別出的一些基因已知關(guān)閉時(shí)可延長(zhǎng)酵母的壽命。Yizhak在她發(fā)現(xiàn)的其他基因中挑選出了7個(gè)送去巴依蘭大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試。研究人員發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)的、非數(shù)字化酵母中關(guān)閉兩個(gè)基因：GRE3和ADH2可顯著延長(zhǎng)酵母的壽命。

Yizhak說(shuō)：“原本預(yù)期3%的酵母基因可以延長(zhǎng)壽命，而我們所做的將這一預(yù)期頻率提高了10倍，這是非常鼓舞人心的。”

人類(lèi)的希望

MTA不僅可提供關(guān)于細(xì)胞代謝的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，還能夠闡明鑒別的基因促成基因表達(dá)發(fā)生改變的機(jī)制。就GRE3和ADH2來(lái)說(shuō)，MTA證實(shí)關(guān)閉這些基因可提高酵母中的氧化應(yīng)激水平，因此有可能誘導(dǎo)出與熱量限制相似的輕微壓力。

在最后的測(cè)試中，Yizhak將MTA應(yīng)用于人類(lèi)代謝信息。MTA鑒別出了一組基因可轉(zhuǎn)換來(lái)自4個(gè)不同研究的老人與青年之間40-70%的差異。盡管當(dāng)前還無(wú)法在人類(lèi)中驗(yàn)證這些結(jié)果，許多基因已知可在酵母、線(xiàn)蟲(chóng)和小鼠中延長(zhǎng)壽命。

接下來(lái)，Yizhak將研究關(guān)閉MTA預(yù)測(cè)的這些基因是否能夠延長(zhǎng)轉(zhuǎn)基因小鼠的壽命。有一天，能夠開(kāi)發(fā)出靶向人類(lèi)基因的藥物有可能使得我們的壽命延長(zhǎng)。此外，還可以應(yīng)用MTA來(lái)尋找代謝發(fā)揮作用的一些疾病，如肥胖、糖尿病、神經(jīng)退行性疾病和癌癥等的藥物靶點(diǎn)。