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輸血回春是真的? 啟動幹細胞的關鍵蛋白質 GDF11

113/07/29 瀏覽次數 1271
幹細胞示意圖

幹細胞示意圖。圖片來源:Jes2u.photo/shutterstock.com

 

總有那麼一天,當你看向鏡子,發現魚尾紋開始長出來了,每天下床時,又覺得這裡痛那裡痛的。你感覺自己好像變老了,身體機能比不上以往,跑跳蹦都要更小心點。

哎呀,能怎麼辦呢?

有的人會自在地接受變老這件事,有的人,則會砸下大量資本,只為了拚「回春」,重返少年。

 

美富豪三代換血計畫,為了回春不變老

美國富豪 Bryan Johnson 是後者。為了不變老,他開啟了抗衰老的藍圖計劃,其中一項實驗,就是「三代換血」。時年 45 歲的 Bryan Johnson 輸入自己 17 歲兒子的血漿,Bryan Johnson 也將血漿提供給自己的父親,期望能用這樣的方式,達到回春效果。

你可能會懷疑,難道光是輸了年輕人的血,就能回春嗎?

Bryan Johnson堅定地持續了這個實驗三個月,結果,他發現沒有具體的回春效果,於是就終止了這項實驗。到這邊,你可能會想,「果然,怎麼可能光靠輸血就回春嘛!」

但如果實驗的對象是小老鼠,答案是,還真的可以!

曾經有個老化老鼠的科學實驗,讓年紀較大的老鼠和年輕老鼠,共用一套血液循環系統,實驗結果顯示,年邁老鼠的肌肉復原再生能力改善了、認知能力進步了、神經和血管開始新生,甚至還能逆轉心肌肥厚,整體器官組織似乎都年輕化,宛如「回春」。

怎麼會有這麼振奮人心的結果?科學家發現,年邁老鼠和年輕老鼠的血液中,有一個關鍵物質,在年邁老鼠的身上濃度極低、在年輕老鼠的身上濃度高許多。而換血回春的驚奇之處就在於,原本血液中僅有少量該物質的年邁老鼠,在和年輕老鼠的血液接通後,這個物質的含量,竟然回復到青春時期。

這個關鍵物質,便是「生長分化因子11 (Growth differentiation factor 11, GDF11)」。

老化老鼠的科學實驗

將老化老鼠與年輕老鼠的血液循環連接起來,或注射GDF11 的蛋白質,可以逆轉心肌、骨骼肌和大腦的老化跡象。圖片來源:黃相碩教授提供

 

抗衰老蛋白質 GDF11,讓成體幹細胞維持活力

GDF11 是一種抗衰老蛋白質,是轉化生長因子β(TGFβ)家族的一員,而且在早期胚胎發育中,GDF11 便參與了包括骨骼、腎臟、視網膜、嗅神經等組織器官的形成和分化;在胚胎正常發育的狀況下,GDF11 不可或缺。

嗯,這個分化過程,聽起來好像似曾相識。

沒錯,精子與卵子結合成受精卵後,便會逐漸分裂發育成胚胎,分化成數百種、功能各式各樣的細胞,維持各種組織與器官的運作。在人體細胞中,只有「幹細胞」兼具了兩種特性,它能分化,還能自我更新。

藉由不同刺激,幹細胞可以分化成與自身功能不同的體細胞,比如,造血幹細胞能製造出各種血液細胞,胚胎幹細胞可製造組成骨骼、皮膚、大腦等器官的細胞;透過細胞分裂,幹細胞還能產生跟自身特性相同的幹細胞,以達到自我更新,比如,造血幹細胞能夠製造出更多的造血幹細胞。

為什麼 GDF11 可能有助於抗衰老呢?我們得回頭來談,為什麼人會變老。老化是一個非常複雜的機制,包含了端粒縮減、基因表現異常、發炎、粒線體功能退化等等,但是,其中最重要的就是「幹細胞失去了再生與修復的能力」,年老的器官因此無法更新,逐漸地喪失功能。簡單來講,是「幹細胞不活化」間接導致老化。

而 GDF11 的驚奇之處在於,它具有讓成體幹細胞維持年輕狀態的能力。

 

幹細胞療法延緩老化,有潛力但仍待挑戰

說了這麼多 GDF11 的厲害之處,那麼,在臨床上可以怎麼運用呢?

由中山醫學大學醫學系黃相碩教授帶領的研究團隊,致力研究 GDF11 在心血管疾病的治療應用。

心血管疾病是目前全世界最主要的致死疾病之一,當心臟及大腦遭受缺血損傷,也就是俗稱的心肌梗塞和缺血性腦中風,很容易導致患者嚴重失能,甚至危及生命。而恢復血流灌注的治療過程,也可能伴隨再灌注造成的過氧化傷害。因此,臨床上治療缺血再灌注損傷的重要目標,就是保護、促進功能性組織恢復。

黃教授團隊的研究發現,GDF11 有抗氧化和抗發炎的作用,可以對抗缺血再灌注傷害,保護心臟與大腦。除此之外,如果是在腦部局部、慢慢地供給 GDF11,還可以促進神經新生,進一步保護大腦對抗缺血再灌注傷害。

GDF11 透過抗氧化和抗發炎的作用保護心臟及大腦,對抗缺血再灌注傷害

GDF11 透過抗氧化和抗發炎的作用保護心臟及大腦,對抗缺血再灌注傷害。外源性 GDF11 能在心肌缺血再灌注損傷的早期階段改善心臟功能。在腦部血管梗塞處原位緩釋 GDF11 能促進神經新生,有效地減少缺血性中風後的損傷程度。圖片來源:黃相碩教授提供

 

GDF11之所以受到極大關注,是因為它能影響潛力無限的幹細胞。

「幹細胞治療的應用範圍廣泛,涵蓋多種疾病和醫療需求。」黃相碩教授說明,目前幹細胞治療最成熟的應用是在血液和免疫系統疾病,而造血幹細胞移植(如骨髓移植),則是治療血液和免疫系統疾病的主要方法,也就是把正常的骨髓細胞、周邊血液造血幹細胞或臍帶血液幹細胞,像輸血一樣輸給病人。當然在移植前,也得透過化學藥物、全身放射線照射等手續,預防外來植入的造血幹細胞受到身體排斥,重建病人的造血及免疫系統。

造血幹細胞移植已經成功應用在白血病、淋巴瘤和多發性骨髓瘤的治療。透過移植,可以替換被化療或疾病破壞的血細胞,在病人身上,重新建立起健康的血液系統。幹細胞還能應用在缺血性腦中風與嚴重下肢缺血症的治療,為嚴重燒傷病人的皮膚移植,並有心臟病、神經系統疾病、代謝性疾病與再生醫學的治療潛力。目前也有針對老化相關的帕金森氏症、阿茲海默症的幹細胞治療研究。

聽起來幹細胞治療大有可為,不過,有沒有機會藉由幹細胞治療讓人回春呢?

黃教授認為,「幹細胞能夠再生和修復受損的組織,用於疾病治療發展較為成熟。雖然利用幹細胞療法在延緩老化和改善老年健康方面很有潛力,然而應用幹細胞克服老化涉及複雜的生物學機制,目前仍然面臨許多挑戰。」

 

資料來源
  1. 採訪中山醫學大學醫學系黃相碩教授、蘇倖慧博士後研究員
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