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水熊蟲蛋白或助人體細胞抗衰老
延年益壽是人類的最大願望﹐自古以來人們都在尋找抗衰老的辦法﹐一種極微小蟲子的特質吸引了科學家們的注意。他們希望這種蟲子身上的CAHS蛋白可對人體細胞起到抗衰老的作用。
1773年德國科學家首次發現了一種緩步動物(Tardigrades)﹐俗稱水熊蟲(water bear)。它們身長不到0.5毫米﹐外型短而豐滿﹐有四對腿﹐每對腿末端都有爪子﹐生活在山頂﹑深海﹑熱帶雨林和南極洲﹐目前有記錄的種類有一千多種。
這種蟲子對溫度等適應性極強﹐它們可以在-272°C至190°C的溫度範圍內生存﹐它們的抗壓﹑抗脫水﹑抗高輻射﹑耐飢餓的能力超強﹐甚至可以在外太空的真空環境下生存。另外﹐水熊蟲在乾燥環境下的生存能力也讓科學家感到困惑﹐因為與其它許多生物進入假死狀態不同﹐水熊蟲能在遭遇極端環境和危險時進入一種稱為「生物停滯」的狀態﹐等到有水源或安全時會再恢復成原來的樣子繼續生存。
美國懷俄明大學﹑英國布里斯托大學﹑加州大學默塞德分校﹑意大利博洛尼亞大學等機構﹐共同合作﹐對水熊蟲身上的無序CAHS蛋白是否能對人體細胞發揮作用進行了深入研究。該研究成果3月19日發表至《蛋白質科學》雜誌上。這次研究重點是水熊蟲CAHS蛋白中的CAHS D蛋白﹐它是該動物脫水所必需的物質﹐同時會增加生物的耐乾燥性並且足以保護體內敏感的物質免受乾燥引起的損傷﹐CAHS D還可以從溶液變成固體凝膠態﹐這些機制引起了科學家們的興趣。
研究團隊發現水熊蟲體外凝膠化時﹐CAHS D可以限制或固定其本體的分子運動並保護細胞免受乾燥的有害影響。若在體內凝膠化可以觀察到CAHS D形成一種類似纖維網的狀態去支撐和固定水熊蟲的身體。由於水熊蟲細胞在乾燥和補水過程中會導致其細胞內重要的乳酸脫氫酶(LDH)出現活性喪失﹐而CAHS D保護細胞的機制﹐恰好可以有效保留LDH酶的活性﹐避免遭受到破壞。
這種纖維網具有抵抗水熊蟲細胞體積出現劇烈變化的作用﹐同時能減少細胞新陳代謝﹐而兩種凝膠化的狀態是可逆的具有提高細胞存活率的作用。另外﹐研究人員發現CAHS D的凝膠化﹐十分依賴蛋白質在細胞內的濃度和環境溫度。它會在20°C的環境下表現出高度凝膠化﹐但凝膠化在50°C時會被破壞﹐冷卻後又會重新凝膠化。當CAHS D溶液濃度低於10 g/L時保持擴散狀態(非凝膠)﹐若高於15 g/L則形成堅固的凝膠。
研究團隊為了評估CAHS D是否也能對人體細胞起作用﹐將其溶入穩定的人類胚胎腎(HEK)細胞當中。結果顯示﹐CAHS D可以在HEK細胞內外促進凝膠化的形成﹐且整個過程也是可逆的﹐同時還能保護HEK細胞在休克期間的存活率並減緩其新陳代謝。
研究人員希望透過CAHS D的機制﹐尋找一條讓人體細胞穩定和抗衰老的途徑。該篇論文的主要作者﹑來自霍華休斯醫學研究所的西爾維亞‧桑切斯-馬丁內斯(Silvia Sanchez-Martinez)告訴懷俄明大學新聞室：「當我們將這些蛋白質引入人體細胞時﹐它們會在凝膠化中減緩細胞的新陳代謝﹐這令我們十分驚訝。」
「我們將含有這些蛋白質的人類細胞﹐置於生物停滯狀態時﹐它們對外部壓力的抵抗力會增強﹐就像是人類細胞被賦予水熊蟲的一些能力一樣。」她說。威斯康辛大學實驗室的分子生物學助理教授托馬斯‧布斯比(Thomas Boothby)對懷俄明大學新聞室提到了另一個重要點﹕「最重要的是研究表明整個過程具有可逆性。當外部壓力緩解時﹐這種水熊蟲產生的凝膠會溶解﹐且人類的細胞也恢復正常的新陳代謝狀態。」。
研究還發現﹐水熊蟲的蛋白還可以幫助輸送必須冷藏的急救藥物。比如﹐治療遺傳性疾病和嚴重出血的人類凝血因子VIII﹐必須在冷藏狀態下保存。當由於天災人禍等客觀原因無法對凝血因子VIII進行冷藏運送時﹐就可以利用水熊蟲的蛋白質就可以在室溫或高溫下將這類藥物的藥性穩定﹐使其處於穩定和乾燥的狀態﹐使藥物被送到任何需要的地方。
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