人脂肪间充质干细胞斑马鱼（脂肪间充质干细胞储存）

这篇文章的意图是讨论你对人脂肪间充质干细胞斑马鱼和脂肪间充质干细胞储存的认识，以帮助你。

为了研究长寿，科学家也是拼了……

出品：科学大院

作者：韩飞（中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所）

监制：中国科学院计算机网络信息中心 中国科普博览

当我们说起“长寿基因”时，我们在说些什么？

简单说，活得比人均预期寿命长就算长寿，所以，中国人长寿的标准是活过76.34岁，这是2016年官方公布的人均预期寿命。

韩国人的这一数字要高许多，韩国政策中心2015年的报告称，2030年韩国女性预期寿命高达87.7岁。但2017年发表在顶尖医学期刊《柳叶刀》上的、帝国理工学院与世界卫生组织的研究报告说，韩国人这一次谦虚了，2030年该国女性预期寿命其实要超过90岁，排名世界第一。

然而，90岁对许多人来说还是太短，自古帝王就盼望能够长生不老，120岁的时候还可以像年轻人一样血脉贲张就更棒了！

但科学家发现，人体细胞好像都安装了定时器，到点便衰老、退化，就好像一个工厂按部就班生产若干年后，忽然开始关闭一条条生产线，一个个车间，最后居然“自爆”了！宏观上，人也就跟着衰老而死亡了。

这些组成人体的细胞，它们的一举一动都被基因操控着。而人体一共两万多个基因，这其中谁可以保护好细胞工厂，或者延缓它的“自我爆破”，那谁就应该算作“长寿基因”喽！

遵循这个标准，科学家评委们开始了“长寿基因”的漫漫海选之路。

端粒酶基因：实现细胞永生的关键？

1912年，法国诺贝尔生理学或医学奖得主卡雷尔坚定认为，人体所有细胞都有永生能力，只要外界环境合适，就能无限分裂增殖下去。

但是，在38年后，美国人海佛列克发现，卡雷尔大错特错！

人类细胞即使在最理想的外界环境中也只能分裂大约60次，然后就衰老死去，这叫“海佛列克极限”。

谁决定了海佛列克极限呢？

1975年，美国人伊丽莎白·布莱克发现是端粒，一种存在于人类染色体末端，同样也是由DNA组成的结构。

细胞寿命是有限的，为了延续下去，它必须在死亡之前复制出一个新的自己，但端粒却每复制一次就缩短一点，从而损失了一小段记作TTAGGG的DNA，这称为“末端复制难题”。

再加上外界紫外线、尼古丁、有机染料等等有害刺激，染色体越来越不稳定，终于彻底崩盘。

那把TTAGGG补到端粒末端，不就可以维持端粒的长度了吗？

布莱克也是这样想的，而且她发现大自然确实也是这样设计的：一种叫端粒酶的蛋白质，可以通过精妙的机制参与合成出一段新的TTAGGG，补充到端粒末端（布莱克凭此成就，顺利拿到了2009年的诺贝尔生理或医学奖）。

于是科学家猜想，是不是可以利用端粒酶，让人类细胞永远活下去呢？

可惜，90%的癌细胞也是这样想的，它们邪恶地利用了端粒酶。通过反复激活它的活性，让自己无休止地分裂下去，最终形成可扩散的恶性肿瘤。

看来这条路不好走，人们用小白鼠做实验发现，提高端粒酶TERT基因的表达确实可以延长一点它们的生命，但也大大增加了患癌的风险！

What a sad story！！！

SIRT6基因：尝试重建新的细胞工厂？

旧细胞工厂的“倒闭”，看来是不可避免的了，那可不可以多造一些充满活力的新厂房呢？

比如，造血干细胞就是负责造血的，如果某基因可以让造血干细胞稳定造血，新鲜血液源源不断注入人体，那它是不是就应该被尊为长寿基因呢？

科学家早早就锁定了SIRT6基因，它来自Sirtuin家族，该家族一共七个成员，个个都有长寿基因的潜质。科学家发现，如果把SIRT6基因敲掉，小鼠就会早衰，寿命从2-3年锐减到1-2个月！反过来，让SIRT6基因过量表达，小鼠寿命就可以延长20-30%。

但在人类身上就没办法做类似的实验了，直到去年，科学家还只能在外源培养的人间充质干细胞上做实验，值得小小兴奋的是，实验中科学家发现，由于SIRT6缺失的人间充质干细胞也在加速衰老。

但是，SIRT6更像是一把双刃剑，它既能抑制癌变，也能促进皮肤癌的发展。这就使科学家更不敢直接在人体做SIRT6的寿命实验了。

这个时候，和SIRT6同一家族的另一个成员——SIRT1登场了。

SIRT1基因：可以被激活的“长寿基因”

我们都知道，负责细胞工厂“能源供应”的是线粒体，这种细胞器是细胞工厂极其重要的、不可分割的一部分。而SIRT1基因可以保护线粒体，那么，激活它是不是就可以长寿呢？

不同于SIRT6，安全激活SIRT1的办法早就有了！白藜芦醇可以帮忙激活SIRT1！

哈佛医学院的科学家用白藜芦醇喂小白鼠，结果发现鼠“寿”延年！

继续用它在酵母菌、线虫、果蝇中做实验，也得到了类似的结果，SIRT1确实有益于长寿，而且还能让机体免受肥胖和衰老的影响。

这批科学家马上成立了Sirtris制药公司，希望制造出类似白藜芦醇或比白藜芦醇效果更好的长寿药物。毕竟，白藜芦醇可以在葡萄皮、花生和浆果中找到，但含量还是太少，总不能让一个想长寿的人变成酒鬼吧！

白藜芦醇的故事也相当精彩，考虑到目前市面上卖白藜芦醇的保健品特别多，今后我们有机会再详细聊它吧。

那有没有更多类似SIRT1的延寿基因呢？别急，往下接着读！

bcat-1基因：限制它的活动就能延寿？

苏黎世联邦理工学院和耶拿JenAge财团仗着有钱，干脆来个“基因海”战术，在自然界大规模筛选一下，反正基因分析技术已经非常成熟了，不差钱。

他们找了三种典型生物，线虫、斑马鱼和老鼠，一共检测了它们的4万个基因。

科学家假定，与长寿有关的基因应该在年轻时很活跃，在老年时很低调，活跃还是低调的标准就看基因的副本多不多，而这可以用统计模型计算出来。

统计模型表明，三种生物有30个共同的基因可能对寿命长短有影响，科学家挨个细致检验了一遍。

结果发现，有12个基因可以延长线虫5%的寿命，有一个叫bcat-1的基因，如果限制它的活动，竟然延长了线虫25%的寿命，而且线虫活得更健康。

人体内也有bcat-1的同源基因，科学家相信它也是人类的长寿基因。

有意思的是，bcat-1基因在人体内的作用是减少支链氨基酸的积累，那多吃些支链氨基酸是不是就可以延长寿命呢？可惜人体实验不好做，确定性的结果还没有。

然而，目前市面上的许多运动类保健品，都含有比较丰富的支链氨基酸，后者也被用来治疗肝损伤。

科学家希望搞清楚的是，限制bcat-1的活动，或者增加支链氨基酸（主要是亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）的摄入，是不是就可以既活得长寿，又在高龄时依然健健康康呢？弄清楚这个问题很重要！

APOE e4基因：长寿，是要付出代价的

有些人并不想长寿，因为寿则多辱，老去后各项机能衰退，各种老年病缠身，痛不欲生。

比如阿尔茨海默症，让病人丧失了记忆力和认知能力，吃喝拉撒都不能自理，即使活到120岁也毫无质量和尊严可言。

为什么长寿往往伴随着这些老年病呢？

美国人凯莱布·芬奇提出来一个假说：人类祖先之所以比其他灵长类动物如近亲黑猩猩更长寿，在于人类祖先摄入大量肉食，进化出了对抗肉食中病原体的免疫机制。这些免疫机制保证了人类祖先的寿命（大约40岁左右，是黑猩猩13岁的3倍），但这也让人类祖先付出了巨大代价——更容易得老年病。

免疫机制的原理是消灭异己，办法是各种各样的，比如炎症反应就是其中一种。

炎症反应包括发热、发红、肿胀和疼痛，发热让细菌无法正常繁殖，肿胀是因为组织液增多，把受伤区域与健康组织隔离开来，疼痛则让人注意保护自身。

但反复的炎症反应会让癌症发生的概率，以及各种疾病发生的概率大大增加。

芬奇用动脉粥样硬化举例：慢性感染和炎症导致血管壁形成了微小伤口，后者在愈合的过程中产生了动脉斑块堆积，久而久而即堵塞了血管，造成疾病。

APOE e4就是这样一个基因，它在生命早期强化了炎症反应，成功打退进攻，但在生命晚期，却会让机体付出沉重代价。

多管齐下，延寿效果加倍？

正如我们一开始提到的，凡有益于寿命延长的，都可称之为长寿基因。所以，科学家也想过，如果同时改变两个潜在的长寿基因，是不是延寿效果就会加倍呢？

依旧拿线虫做实验，科学家发现，改变线虫的雷帕霉素标靶（TOR）通道，可以延长线虫寿命30%，改变胰岛素信号通道则可以延长100%，把二者结合起来操作延长了线虫130%的寿命！

科学家真不怕折腾！不过也可见人类对于长寿的渴望是多么迫切，并且，人们最想要的是既长寿又健康。科学家和制药巨头们一定会继续走下去，先定一个小目标：让人类预期寿命突破120岁再说。

上面我们洋洋洒洒说了这么多，不过必须说明的一点是，长寿只是结果，而造成长寿的原因，一部分是基因因素，一部分是后天环境因素。

目前来看，长寿基因应该指的是一大类基因，它们参与到了至少五大类信号通路之中，且对长寿的决定占比为25%，60岁之后则更高。

当我们还做不到删除坏基因，添置一些长寿基因的条件下，想长寿就只能改变自己的生活方式，比如不吸烟、不熬夜，不吃撑以限制热量摄入等等，健康的生活方式才更加延年益寿哦！

开心点！保持良好的情绪对健康和寿命的影响也很大哦！

参考文献：

1, Hubbard BP et al., Evidence for a Common Mechanism of SIRT1 Regulation by Allosteric Activators，Science, 2013.

2, Daniel W. Belsky et al., Quantification of biological aging in young adults, PNAS, 2015.

（本文首发于科学大院，中科院上海生科院供稿）

试述斑马鱼作为模式动物的优点及其主要应用

分类: 教育/科学 科学技术

问题描述:

试述斑马鱼作为模式动物的优点及其主要应用

解析:

斑马鱼属鲤科短担尼鱼属，原产于南亚，是一种常见的热带鱼。斑马鱼体型纤细，成体长3-4cm，对水质要求不高。孵出后约3个月达到性成熟，成熟鱼每隔几天可产卵一次。卵子体外受精，体外发育，胚胎发育同步且速度快，胚体透明,便于观察发育过程。

斑马鱼由于个体小，养殖花费少，能大规模繁育。经过30多年的研究应用和系统发展，已有约20个斑马鱼品系，斑马鱼基因数据库里有相关的资料可供查询和下载，方便了研究。斑马鱼的细胞标记技术、组织移植技术、突变技术、单倍体育种技术、转基因技术、基因活性抑制技术等已经成熟，且有数以千计的斑马鱼胚胎突变体，是研究胚胎发育分子机制的优良资源，有的还可做为人类疾病模型。斑马鱼已经成为最受重视的脊椎动物发育生物学模式之一，在其它学科上的利用也显示很大的潜力。

清华生物系的发育生物学实验室在做斑马鱼,你可以去问问具体情况

学学它们如何再生：涡虫可全身再生

涡虫被切割成7块后又各自再生

模式动物

可再生的器官或组织

涡虫

全身再生

水螅

全身再生

斑马鱼

鱼鳍、心脏、视网膜、脊髓

非洲爪蟾

蝌蚪尾、蝌蚪体肢、视网膜

蝾螈

尾巴、体肢、脊髓

小鼠

血液、骨骼肌、肝脏、胰腺、外周神经、皮肤、肠道上皮、生殖细胞

果蝇

生殖细胞

再生，一直以来吸引着无数生物学家、生物医学工程师以及临床医生，还有几乎每个人。再生能力在同一生物的不同器官，特别是不同生物之间存在巨大差异，生物们利用不同的再生策略来完成再生过程。目前，生物学研究中常用的具有完全或者部分再生能力的模式生物有很多，如水螅、斑马鱼、非洲爪蟾、蝾螈、小鼠、果蝇等。

在无脊椎动物中，再生能力比较强大的动物除了涡虫，就是水螅。而实际上，水螅的再生是其“出芽生殖”方式的一种。

目前，脊椎动物再生研究比较集中于两类：斑马鱼与两栖动物。其中，斑马鱼的再生研究主要聚焦两处：鱼鳍和心脏。当斑马鱼鱼鳍受伤时，伤口周围的上皮细胞可以迁移到伤口处，形成伤口上皮，随后未受伤组织细胞开始“无序化”，“间充质”内的细胞同时进行增殖。经历12到48小时后，最终形成一个“芽基”，此后芽基继续生长，并进一步分化，重建缺失的组织。而科学家普遍认为，斑马鱼心脏一旦受伤，会启动心肌细胞的

“去分化”，相当于逆向变为分化前的细胞。随即，这些“去分化”形成的前体细胞，再通过增殖分化来弥补受伤的部分。

两栖动物中的再生现象比较普遍，有尾目中的动物像蜥蜴、蝾螈等，尾巴、四肢受到损伤时，类似于斑马鱼鱼鳍受伤那样，首先形成伤口上皮、芽基，随后通过芽基内细胞的增殖分化，实现缺失身体重建。对于无尾目的青蛙、蟾蜍，再生研究主要集中在蝌蚪形态时的尾巴和四肢。

斑马鱼用来做什么实验

是种模式生物，用来做研究的

由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87％，这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体，因此它受到生物学家的重视。因为斑马鱼的胚胎是透明的，所以生物学家很容易观察到药物对其体内器官的影响。此外，雌性斑马鱼可产卵200枚，胚胎在24小时内就可发育成形，这使得生物学家可以在同一代鱼身上进行不同的实验，进而研究病理演化过程并找到病因。

斑马鱼启发科学家

斑马鱼是一种体长3至4厘米的热带鱼，因色彩鲜明的斑纹得名。这种小鱼虽然十分常见，却一直是科学家关注的焦点，因为它具有自我修复破损视网膜的独特能力。

英国科学家1日说，他们首次发现，人类视网膜中也拥有类似斑马鱼能够修复视网膜的细胞，并计划在5年内将研究结果用于失明患者治疗，让他们重见光明。

这项研究由英国伦敦大学学院眼科学院和伦敦穆尔菲尔兹眼科医院共同发起。研究人员重点研究斑马鱼视网膜内具有干细胞特征的放射状胶质细胞，这种细胞能够分化为各种不同种类的细胞。

科学家对斑马鱼视网膜能够自我修复的能力进行研究，发现其视网膜内的放射状胶质细胞能够分化成健康的视网膜细胞，从而修复受损的视网膜。

视网膜受损是造成失明的重要原因。科学家说，根据这一发现，医生将来可以采用新药品、新手术治疗青光眼、老年黄斑变性和因糖尿病引起各种眼疾。

利姆说，研究人员已经在实验室里成功把放射状胶质细胞分化为视网膜细胞，并大量繁殖。

研究人员在老鼠身上的移植实验已经成功。他们向患有视网膜疾病的老鼠体内移植放射状胶质细胞，这些细胞分化为健康视网膜细胞，使视网膜功能恢复。现在，他们正在研究为人类进行这项手术的可能性，并打算在5年内应用到人类身上。利姆还建议，应建立与血库类似的“细胞库”，以备患者使用。

为盲人带来福音

这项研究仅在英国就能为成百上千名患者带来希望。英国皇家盲人学会的安尼塔·莱特斯通说：“学会对这一研究结果感到非常高兴，这可能有助于治疗因视网膜受损引起的失明。现在，英国有大量患者受到这一疾病困扰。”

尽管手术治疗已指日可待，但研究人员仍担心，患者手术后会因移植他人细胞而产生排斥反应。研究人员说，如果能够激活人类体内不具活性的放射状胶质细胞，使它们自己分化为新的视网膜细胞，将是治疗这类疾病的最佳办法。利姆说：“我们下一阶段将研究阻碍人类放射状胶质细胞自我再生的因素。一旦找到原因，离最终方案就更近一步。

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