從生物學角度，我們有可能實現“返老還童”嗎？

在電影《本杰明·巴頓奇事》（The Curious Case of Benjamin Button）中，名為本杰明·巴頓得主角出生時就像一個老人，被當作怪物遺棄在養老院，但誰也沒有想到，他竟然倒轉了年齡，越活越年輕，最后以嬰兒的形態死去。這樣的情節完全是虛構的，但在美國加利福尼亞州的索爾克研究所，科學家們發現了類似逆轉衰老的過程。

干細胞如何分化成多種不同類型的細胞，最終組成了我們的身體

衰老，其實就是隨著時間的推移，細胞損傷不斷累積而自然發生的過程。活性氧（ROS）在衰老過程中起著重要作用。此外，環境污染和不良的生活方式也加速了我們的身體和精神的退化。白內障、皮膚皺紋、高血壓、糖尿病和癡呆等，都是衰老的一些特征。那么，我們能否逆轉或減輕這些與年齡有關的跡象？

近日，科學家已著手開發“細胞再生技術”（CRT），來降低與年齡相關的疾病發病率。這項技術包括在衰老細胞中表達“山中因子”（Yamanaka factors），這些因子能將表觀遺傳標記重置為在年輕動物身上發現的模式。

確切地說，逆轉衰老并不是讓一個60歲的人看起來像20歲，而是讓一個60歲的人在身體功能方面感覺像20歲的人一樣健康。

左：水螅蟲的再生。水螅具有可以再生的干細胞，使其接近永生的狀態。右：渦蟲的再生

理解多能性

首先，我們需要使身體的單個細胞變得“年輕”。也就是說，我們身體的細胞應該有能力再生并形成新的、更年輕的細胞。多能干細胞就具有這樣的能力。

多能干細胞能夠分裂并分化成多種細胞類型，它們具有兩個獨特的性質：一是自我更新；二是分化成具有不同功能的細胞的能力。

多能干細胞有兩種類型：胚胎干細胞和誘導性多能干細胞（iPSC）。胚胎干細胞來源于囊胚的內細胞團，可分化為外胚層、中胚層和內胚層。誘導多能干細胞則是由哺乳動物體細胞逆向編程而成的多能干細胞。

在被稱為轉錄因子的蛋白質的特定信號的影響下，這些人工誘導的多能干細胞可以分化成具有固定功能的特化細胞。例如，轉錄因子如Snail， MITF和c-kit等，可以將多能干細胞分化為黑色素細胞（一種皮膚細胞）。

誘導性多能干細胞（iPSC）如何轉變為多種不同類型的細胞

存在不朽的生命體嗎？

渦蟲、水螅和海星等生物是目前已發現的最接近不朽的生物。它們擁有大量的多能干細胞，可以不斷分化，以取代受損或老化的細胞。因此，在人類身上，多能干細胞的確有可能分化并取代衰老細胞，“返老還童”或許并不是夢。

誘導性多能干細胞（iPSC）分化為多種細胞類型，包括神經細胞、肌肉細胞、脂肪細胞

山中因子與誘導多能性

多能干細胞已經在干細胞治療中有所應用。日本干細胞科學家山中伸彌和他的團隊在2006年發現了誘導多能性干細胞（iPSC），開啟了干細胞治療的新領域。

iPSC是通過慢病毒載體將Oct-4、Sox4、Klf4和c-Myc四種轉錄因子基因（合稱OSKM基因）轉入成體細胞，將其轉化為類似于胚胎干細胞的多能干細胞。與胚胎干細胞一樣，這些重新編程的細胞也具有自我更新的能力，理論上可以分化成任何細胞類型，發育為成體的任何器官、組織。在誘導過程中，成熟的特定細胞本質上就實現了“逆轉衰老”，轉變為多能干細胞。

通過iPSC技術，人類在歷史上第一次擁有了可以用于治療的多能干細胞。誘導性多能干細胞也是除胚胎干細胞外唯一的多能干細胞。

從胚胎細胞到分化細胞

對于細胞的命運，一個重要的“信條”是：胚胎細胞在某些基因表達后會成為分化細胞。山中伸彌在將分化細胞逆向編程為誘導性多能干細胞的過程，挑戰了這一信條，并徹底改變了干細胞研究。

在山中伸彌利用轉錄因子創造奇跡之前，多能細胞向分化細胞的轉化是一條單行道。借助“山中因子”，他將分化細胞（成年小白鼠的成纖維細胞）轉變為iPS細胞，從而消除其細胞命運。這些細胞在某些因子的影響下，又可以分化為特定的細胞類型（肌肉細胞、神經細胞或骨細胞等）。

更進一步：逆轉衰老

有了誘導性多能干細胞，利用適當的信號來重置細胞程序就成為可能。這就引出了一個問題：在轉錄因子的幫助下，人類體內的衰老細胞能否重新變得年輕和健康。

來自索爾克研究所的科學家已經成功地將老化細胞“重置”為年輕細胞。那么，間斷性地表達與胚胎狀態相關的基因（Oct4、Klf4、Sox2），是否可以逆轉衰老的特征呢？科學家認為，衰老不是單向的，只要發出正確的信號，衰老也是可以逆轉的。

研究人員推測，衰老動物的細胞重編程會使它們變得年輕。唯一的瓶頸在于，盡管細胞再生在實驗室中操作起來很簡單，但在整個生物體內部，可能就會有完全不同的表現。此外，誘導性多能干細胞會不斷繁殖，因此直接將其引入衰老動物可能不太有利。在短時間內誘導山中因子可能更有利于逆轉衰老。

早老癥（一種過早衰老的疾病）的小鼠模型常被用來研究逆轉衰老。通過在早老癥小鼠中短期誘導Oct4、Sox-2和Klf4 基因（OSK基因），結果發現，表達OSK基因的小鼠比對照組小鼠更年輕，心血管和肺功能也得到改善，壽命延長了30%。OSK基因在衰老小鼠中以短脈沖形式表達，而科學家也在正常衰老小鼠中觀察到了逆轉衰老的跡象。換言之，衰老小鼠的生活質量通過山中因子的細胞重編程得到了改善。