哈佛大學干細胞研究所（HSCI）科學家曾發(fā)現一種蛋白質GDF11，能讓心臟功能衰退的老年鼠表現得像健康的年輕鼠。而最近他們發(fā)現，這種蛋白質還能提高老年鼠的腦和骨骼肌的功能。這些發(fā)現由艾米·偉杰斯教授和哈佛大學干細胞與再生生物學（HSCRB）系李·魯賓領導的兩個研究小組合作取得，研究成果將以兩篇***論文的形式發(fā)表在本周五出版的《科學》雜志上。

    GDF11蛋白質是一種人體和小鼠身上都有的蛋白質。兩個小組給相當于人類70歲高齡的老年鼠注射GDF11蛋白，不僅提高了它們的運動能力，還提高了它們嗅覺腦區(qū)的功能，讓它們像年輕鼠一樣靈敏地嗅到氣味。

    兩個小組用的實驗方法基本類似。都是先制作一種聯(lián)體支持系統(tǒng)，用手術把老年鼠和青年鼠的血管連在一起，讓青年鼠的血流入老年鼠體內，然后給老年鼠注射GDF11。魯賓和偉杰斯都表示，這些發(fā)現是未曾預料的進展，并希望能在三到五年內讓GDF11進入最初的人類臨床試驗。

    逆轉心臟衰老特征

    早在14年前，偉杰斯在斯坦福大學做博士后時就開始在小鼠身上使用聯(lián)體支持系統(tǒng)，當時她和幾位合作者發(fā)現，讓年輕鼠的血液在老年鼠體內循環(huán)，會讓老年鼠受傷的肌肉在恢復時變得更年輕。

    去年，她和理查德·李發(fā)表論文報告稱，他們在給老年鼠變長了的、功能衰退的心臟**年輕鼠血液時，衰老心臟恢復到年輕時大小，功能也提高了。然后她和科羅拉多州一家公司合作，發(fā)現血液中對恢復青春起作用最大的因素是GDF11。這次發(fā)現為人們帶來了希望，GDF11有可能成為治療舒張性心力衰竭的一種方案。目前在老年人中，舒張性心力衰竭是不可逆的，而且是致命的。

    提高骨骼肌控制能力

    在以往研究中，GDF11好像是專門針對心臟的，但新研究顯示，它對多種器官和細胞類型都起作用。在聯(lián)體支持系統(tǒng)中骨骼肌表現的效果，在再生生物學中有很多。偉杰斯說：“不同的是，以往例子是年輕血液因子恢復了肌肉干細胞功能，然后干細胞更好地修復了肌肉；在新研究中，我們還看到了與老化相關的DNA損傷的修復，由此帶來了機能恢復和肌肉控制能力的提高。我們認為肌肉干細胞中DNA損傷的積累，可能反映了細胞適當分化、變成成熟肌細胞的能力喪失，而這種能力是修復肌肉所必須的。”

    但偉杰斯還指出，在老化肌肉力學與修復方面人們要研究的東西還很多。“我們還沒有完全理解，這是怎樣以及為何發(fā)生的。我們可能會說，損失是對基因物質的修改、基因組斷裂等，但這是否是破壞性的，或修復所必需的？我們尚不清楚。”

    提高大腦認知能力

    魯賓研究小組的重點是為神經退行性疾病開發(fā)治療方案。魯賓說，在他的小組開始GDF11實驗時，“我們知道那只老年鼠的腦子非常糟糕，神經形成數量減少，認知能力下降”。他們小組的博士后麗達·卡西姆巴蒂接受了偉杰斯在聯(lián)體支持系統(tǒng)方面的技術訓練，然后在魯賓小組指導了該實驗。

    魯賓說，對小鼠大腦的3D重建和磁共振成像（MRI）顯示，“有更多的新血管和血流”，這都是大腦更年輕、更健康的表現。年輕鼠的嗅覺極靈敏，能區(qū)分9種不同的氣味。“在測試時，年輕鼠會避開薄荷氣味而老年鼠不會，但經過年輕血液和GDF11滋養(yǎng)后，老年鼠也會了。”

    “我們認為，GDF11的一個效果就是改善血管分布和血流，這能增加神經形成。”魯賓說，“對其他腦區(qū)應該還有廣泛的效果。我們認為，至少在理論上，有一種方法能逆轉一種蛋白質下降引起的衰老。它可能是一種類似GDF11的分子，或者就是GDF11本身，從而逆轉衰老導致的傷害。”

    “GDF11還不能說完全沒問題”，但或許可用它來開發(fā)一種藥物，幫助治療老年癡呆癥，延緩與之相關的認知缺陷。魯賓說，導致老年癡呆癥的主要風險因素就是衰老，它甚至在沒有直接的“斑塊或纏結”病變時就發(fā)生了。因此，未來治療老年癡呆癥可能會與減少斑塊和纏結的療法相結合，比如用直接瞄準β-淀粉肽的抗體，再配合一種類似GDF11的認知改良劑。

    給人們更健康的未來

    據目前研究顯示，年輕小鼠體內天然存在的GDF11濃度比老年鼠更高，提高老年鼠體內的GDF11濃度水平能提高每個器官系統(tǒng)的功能。對于這兩篇論文的發(fā)表，HSCRB副主席與HSCI聯(lián)合董事道格·麥爾登說，他“想不起還有什么比這更令人興奮的發(fā)現。這給了所有人希望，我們將會有一個更健康的未來。我們都想知道，為何人們年輕時身體更強壯，思維更敏捷，這兩篇論文給我們指出了可能的答案：年輕時人們體內的GDF11水平更高。GDF11在恢復老化肌肉和腦功能方面有著驚人的能力，至少在動物中這似乎沒什么問題。”

    偉杰斯是研究肌肉的干細胞生物學家；魯賓主要研究神經退行性疾病，用病人的干細胞作為標靶來開發(fā)藥物；李是執(zhí)業(yè)心臟病專家和研究員。麥爾登說，他們的組合“是哈佛干細胞研究所一個完美的榜樣，把不同生物領域有獨特想法的專家匯集在一起”。