裸鼹鼠的外觀並不討喜,但牠們的生物學特性卻使牠們成為衰老研究中最引人入勝的動物之一。這些體型小巧、皮膚皺巴巴的囓齒動物可以活數十年,很少罹患癌症,並且似乎對許多隨年齡而來的疾病異常地具有抵抗力。
羅徹斯特大學的研究人員證明,這些生物學優勢之一可以轉移到另一種哺乳動物身上。透過轉移一種與裸鼹鼠異常高水平的高分子量透明質酸(HMW-HA)相關的基因,該團隊改善了小鼠的健康狀況,並適度延長了牠們的壽命。
這項發表於 2023 年《Nature》期刊的研究表明,至少一些在長壽動物中演化出的長壽特徵,可能可以被應用於該物種以外的生物。基因改造後的小鼠比普通小鼠活得更健康,中位壽命約增加了 4.4%。
「我們的研究提供了原理證明,表明在長壽哺乳動物物種中演化出的獨特長壽機制,可以被輸出以改善其他哺乳動物的壽命,」羅徹斯特大學生物學與醫學的 Doris Johns Cherry 教授 Vera Gorbunova 表示。
Gorbunova 與生物學教授 Andrei Seluanov 及其同事們,專注於一種有助於產生 HMW-HA 的基因。這種物質在裸鼹鼠體內含量豐富,並與牠們對癌症、發炎和與年齡相關的衰退具有顯著抵抗力有關。
為何裸鼹鼠讓衰老科學家著迷
裸鼹鼠的大小與小鼠相似,但牠們的壽命對於囓齒動物來說卻是非凡的。牠們可以活到 41 歲,幾乎是體型相似囓齒動物的十倍長。
牠們的長壽並非科學家研究牠們的唯一原因。隨著年齡增長,裸鼹鼠似乎能避免許多常見於其他哺乳動物的疾病,包括神經退化、心血管疾病、關節炎和癌症。數十年來,Gorbunova、Seluanov 和其他研究人員一直在探究這些動物如何保持如此強韌的生命力。
一個主要的線索是 HMW-HA。裸鼹鼠體內的 HMW-HA 含量約為小鼠和人類的十倍。在早期的研究中,研究人員發現當從裸鼹鼠細胞中移除 HMW-HA 時,這些細胞更容易形成腫瘤。
這個發現引發了一個強烈疑問。如果 HMW-HA 有助於裸鼹鼠抵抗癌症和與年齡相關的損傷,那麼相同的機制是否能在另一種動物身上發揮作用?
轉移裸鼹鼠的長壽基因
為了驗證這個想法,羅徹斯特大學團隊改造了小鼠,使其攜帶裸鼹鼠版本的透明質酸合成酶 2 基因。這種基因有助於製造產生 HMW-HA 的蛋白質。
所有哺乳動物都有透明質酸合成酶 2 的版本,但裸鼹鼠的版本似乎特別活躍。它似乎能驅動更強的基因表達,從而產生更多的保護性分子。
改造後的小鼠在多個組織中表現出更高的透明質酸水平。牠們也對自發性腫瘤和化學誘導的皮膚癌表現出更強的保護作用。
這些影響不僅限於癌症抵抗力。攜帶裸鼹鼠基因的小鼠整體上保持更健康,比普通小鼠活得更長,隨著年齡增長,多個組織的發炎反應較少,並且保持了更好的腸道健康。
由於慢性發炎是衰老的主要生物學特徵之一,發炎反應的減少尤其重要。研究人員認為 HMW-HA 可能部分透過直接影響免疫系統來發揮作用,儘管仍需要更多研究來精確解釋它是如何產生如此廣泛益處的。
壽命的微小增長,意義重大
中位壽命的增長約為 4.4%,這是一個微小的數字。但更重要的意義在於,一種哺乳動物的長壽機制成功地轉移到了另一種哺乳動物身上。
這使得這項發現不僅僅是一項關於單一基因的小鼠研究。它支持了這樣一種觀點:大自然中長壽物種可能包含可供研究、改編,並可能用於改善其他動物健康的生物工具。
「從我們發現裸鼹鼠體內的 HMW-HA 到證明 HMW-HA 能改善小鼠的健康,我們花了 10 年時間,」Gorbunova 說。「我們的下一個目標是將這種益處轉移到人類身上。」
研究人員認為,可能存在兩種主要途徑來實現這一目標。一種是減緩 HMW-HA 在體內的分解。另一種是增加其產生。
「我們已經確定了能減緩透明質酸降解的分子,並正在臨床前試驗中進行測試,」Seluanov 說。「我們希望我們的發現能成為第一個,但不是最後一個例子,說明長壽物種的長壽適應性如何被應用於造福人類的壽命和健康。」
更新的研究為裸鼹鼠的故事增添了更多內容
自 2023 年的《Nature》研究以來,裸鼹鼠持續為牠們為何與其他哺乳動物的衰老方式如此不同提供了新的線索。2025 年《Science》期刊上的一項研究報告了另一個潛在的長壽機制,涉及 cGAS,這是一種因其在免疫防禦中的作用而聞名的蛋白質。在人類和小鼠中,cGAS 可能會干擾某些形式的 DNA 修復,但裸鼹鼠版本的 cGAS 似乎能幫助細胞更有效地修復 DNA 損傷。該研究發現,裸鼹鼠蛋白質的特定變化改善了基因組穩定性,並延緩了實驗模型中的衰老跡象。
這項較新的研究並未取代 HMW-HA 的發現。相反,它強化了一個更廣泛的模式。裸鼹鼠之所以擁有非凡的長壽和健康的生活,很可能是因為多種重疊的防禦機制,包括癌症抵抗力、發炎控制、DNA 修復和組織保護。
這對人類衰老研究很重要。單一分子不太可能成為簡單的「青春之泉」。但每一個發現都為科學家提供了另一種可能的途徑,用於靶向驅動與年齡相關疾病的生物過程。
2023 年的基因轉移研究仍然是一個引人注目的概念驗證。一種在自然界最奇特的哺乳動物之一中演化出的生存策略,幫助小鼠抵抗疾病,更平穩地衰老,並活得更長。下一個挑戰是確定這些相同的生物學技巧是否能安全地應用於改善人類的健康壽命。
