端粒酶對(duì)正常細(xì)胞的作用及在人造器官方面的應(yīng)用猜想

1、    “端粒酶對(duì)正常細(xì)胞的作用及在人造器官方面的應(yīng)用”猜想    梁晗格日摘要：在科技逐漸發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)，現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)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(zhǎng)生不老。那么我們應(yīng)該從哪里入手？我覺得端粒酶是一個(gè)不錯(cuò)的突破點(diǎn)。本文以端粒學(xué)說為基礎(chǔ)作出猜想；猜想端粒酶在正常細(xì)胞的作用途徑及應(yīng)用。關(guān)鍵詞：端粒酶；人造器官；猜想眾所周知，生物的生命活動(dòng)離不開細(xì)胞。細(xì)胞的一舉一動(dòng)關(guān)乎到生物整體的生命狀態(tài)。而我們?nèi)说纳厝慌c細(xì)胞密不可分。提到生命，很容易聯(lián)想到壽命。細(xì)胞有分裂，分化，生長(zhǎng)發(fā)育，衰老和凋亡。這對(duì)應(yīng)著我們的出生，成長(zhǎng)，衰老

2、和死亡。當(dāng)然，這是對(duì)于沒有出現(xiàn)意外的細(xì)胞和人來講。我們都知道，人終有生老病死。面對(duì)死亡，難免會(huì)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(zhǎng)生不老藥。由“生物的生命活動(dòng)離不開細(xì)胞”這句話可以推斷出：若要人不去衰老，就需要細(xì)胞不衰老。細(xì)胞怎樣才能不衰老呢？一、端粒學(xué)說的提出在20世紀(jì)30年代，繆勒（muller）和麥克林托克（meclintock）等人發(fā)現(xiàn)了端粒這種結(jié)構(gòu)的存在后，四膜蟲的端粒結(jié)構(gòu)在1987年首先被測(cè)定。到了1990年，凱文·哈里（calvinharley）推斷端粒與人體衰老有關(guān)。后來，人們逐漸通過實(shí)驗(yàn)得出端粒與細(xì)胞衰老的的推論：人體成纖維細(xì)

3、胞染色體在復(fù)制過程中的極限現(xiàn)象（即hayflick極限，一般低于5060次）和染色體端粒不斷縮短的現(xiàn)象，dna每復(fù)制一次，端粒就縮短一截，人體成纖維細(xì)胞每年會(huì)縮短十幾個(gè)，說明染色體末端重復(fù)序列ttfaggg（端粒）在細(xì)胞衰老過程中非特異的依賴dna復(fù)制而丟失。當(dāng)染色體長(zhǎng)度短到一定程度是細(xì)胞的繁殖就不能再繼續(xù)進(jìn)行，細(xì)胞分裂次數(shù)便達(dá)到了極限進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞核整個(gè)生物體的死亡。如果細(xì)胞要試圖維持其正常分裂，那么就必須組織端粒的進(jìn)一步丟失，并且激活端粒酶。二、外援端粒酶在正常細(xì)胞中無法作用的原因根據(jù)端粒學(xué)說的相關(guān)內(nèi)容，端粒酶從外界導(dǎo)入正常細(xì)胞中并沒有發(fā)生預(yù)期的“延壽”影響。那么這是為什么呢？我猜想由于從外

4、界導(dǎo)入的端粒酶會(huì)引起細(xì)胞發(fā)生排異反映，造成外援端粒酶被本體細(xì)胞的免疫機(jī)制所分解。被分解還有可能是因?yàn)槎肆Ｃ甘怯傻鞍踪|(zhì)和rna構(gòu)成的，蛋白質(zhì)的肽鏈會(huì)在其他蛋白酶的作用下被水解。而且酶類物質(zhì)具有專一性，對(duì)特定細(xì)胞有作用的它們，被直接轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞里，不是其靶細(xì)胞，根本就不會(huì)起作用。那么，端粒酶無法對(duì)正常細(xì)胞起作用嗎？顯然不是。端粒酶并非只存在于癌變的細(xì)胞中，舉個(gè)例子：受精卵和各種各樣的干細(xì)胞（如造血干細(xì)胞）中，端粒酶的含量也不少。而它們的共同特點(diǎn)，就是都會(huì)大量分裂來為生命體提供足夠數(shù)量的細(xì)胞，供生命體發(fā)育，通過換掉衰老凋亡或異常死亡的細(xì)胞來維持生命體的健康。而受精卵及后續(xù)的胚胎和各種干細(xì)胞總會(huì)分裂

5、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(xué)說進(jìn)行推斷，我認(rèn)為是這樣。分裂到一定程度的這些細(xì)胞，可能會(huì)因?yàn)榛蚧蚱渌蜃拥囊种贫苟肆Ｃ甘Щ?、?shù)量減少。由此猜想端粒酶在生物器官形成之前就存在于細(xì)胞內(nèi)，如果把端粒酶定義為胞內(nèi)蛋白，細(xì)胞分化后就停止翻譯端粒酶的相應(yīng)序列了。三、猜想如何使端粒酶在正常細(xì)胞中保持活性并起作用外援端粒酶不能直接在細(xì)胞中保持活性并發(fā)揮作用。若要起作用，在這樣的情況下，可以做出如下假設(shè)：假設(shè)1，如果端粒酶不能發(fā)揮作用的原因是免疫機(jī)制，那么可以利用器官移植時(shí)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(xì)胞中保持活性。假設(shè)2，如果端粒酶不能發(fā)揮作用

6、的原因是被其他蛋白酶水解。假設(shè)3，如果端粒酶不能發(fā)揮作用的原因是其專一性，那么有一個(gè)勝過前兩種方法而難度極大的手段：激活其端粒酶表達(dá)基因，通過本體細(xì)胞自身轉(zhuǎn)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(fù)面影響，也更有可能在本體細(xì)胞上發(fā)生作用。四、猜想端粒酶合成基因的表達(dá)人類作為高等動(dòng)物，在分子水平上，不易表現(xiàn)出全能性。因?yàn)楦叨确只捏w細(xì)胞在基因選擇性表達(dá)的過程中，細(xì)胞質(zhì)和成了一些抑制細(xì)胞全性型表達(dá)的特殊蛋白質(zhì)。也就是高中生物中所學(xué)的“選擇性表達(dá)”。由于這種“選擇性表達(dá)”，分化后的細(xì)胞表現(xiàn)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(xì)胞

7、的端粒酶基因的表達(dá)入手，從基因工程的角度來看，是可以實(shí)現(xiàn)的。五、猜想端粒酶在人造器官方面的應(yīng)用在人造器官移植到人體的時(shí)候，人體的免疫系統(tǒng)會(huì)自發(fā)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(tǒng)這支“禁衛(wèi)軍”暫時(shí)失效以逐漸讓人體適應(yīng)這一新的“龐然大物”。六、猜想端粒酶在其他方面的應(yīng)用前景如果端粒酶的作用被這樣應(yīng)用，那么應(yīng)用的范圍將不僅僅是人造器官那么簡(jiǎn)單了。譬如美容，人們可以在可控范圍內(nèi)，激活面部皮膚的端粒酶表達(dá)基因，面部細(xì)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(xì)胞的基因表達(dá)，讓新陳代謝周而復(fù)始。這樣，生命的永恒，也許真的不是夢(mèng)。七、可能引發(fā)的倫理問題在以上猜想得到驗(yàn)證甚至實(shí)現(xiàn)之后，我們要考慮的，還有一系列的道德倫理問題。先從當(dāng)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(jīng)是眼前的燃眉之急，如果我們應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)，而新生兒繼續(xù)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(yuǎn)要比外太空的環(huán)境要溫和得多，這些地方上不能讓我們?nèi)ゾ幼?，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(shí)現(xiàn)以上猜想，勢(shì)必會(huì)打破這樣的平衡。我