几年前,拉格哈夫·塞加尔(Raghav Sehgal)以研究生身份来到耶鲁大学时,他希望探索如何将强大的计算机科学工具应用于癌症研究。凭借工程学背景和此前创办的计算生物学初创公司的经验,他已做好了充分的准备。
但当塞加尔开始攻读博士学位时,他在耶鲁大学医学院的论文导师提出了一个更大的问题:如果你想解决癌症或任何与年龄相关的疾病,如心血管疾病,为什么不解决衰老本身呢?
“这让我走上了一条不同的道路,”塞加尔说道,他是一位精神病学副研究科学家,专攻计算生物学和生物信息学。 “作为研究人员,我们在了解衰老过程以及我们采取的应对措施是否真正有效方面还有很长的路要走。”
如今,塞加尔的研究重点在于驱动人类衰老的生物系统、如何更好地测量衰老,以及衰老为何会导致癌症、糖尿病和痴呆症等疾病。虽然他的研究未必能彻底解决衰老问题,但他确实在探索是否可以通过干预措施逆转衰老过程。
测试哪些干预措施真正有效
在最新发表的一篇论文中,塞加尔的研究团队在确定哪些现有的抗衰老措施具有可量化的效果方面迈出了重要一步。他们利用一种新型的基于DNA的血液检测方法发现,生活方式干预和某些药物治疗似乎可以延缓衰老过程,而非处方保健品的效果则不明显。
该论文发表在《自然医学》杂志上。
“我们首次证明某些疗法具有可衡量的效果,”塞加尔说。 “此前,由于缺乏足够的数据来证明这些生物标志物对这些干预措施的持续反应,因此无法做到这一点。”生物标志物是可测量的指标,反映的是人的功能年龄或生物学年龄,而不仅仅是寿命年数。
为了进行分析,研究人员主要使用了一种称为表观遗传时钟的血液生物标志物,它通过测量附着在人体 DNA 上的甲基(一种像标签一样的基本化学结构)的模式来估计表观遗传或生物年龄。
先前的研究表明,随着年龄增长,这些化学标记会发生变化。有效的抗衰老干预措施可以逆转这些标记。计算机算法随后能够利用这些标记的变化来估算一个人的表观遗传“年龄”。
药品和生活方式尤为突出
在这项研究中,研究人员整合了51项抗衰老干预研究的数据——这些研究考察了从补充剂到医疗程序等一系列策略——并测量了超过110种DNA甲基化生物标志物(包括16种主要的表观遗传时钟)。然后,他们比较了参与者在接受各种干预前后的生物学年龄。
“我们所做的工作相当独特,”塞加尔说。 “我们已经知道某些因素可能延长健康寿命和预期寿命。我们有来自回顾性分析和动物模型的数据。我们将所有这些知识与真实世界的临床研究相结合,以确定哪些干预措施能够全面延缓人类衰老,并改善这些已知的生物标志物。”
研究人员测试了四类干预措施:药物、生活方式改变、非处方补充剂和医疗程序。他们发现,生活方式干预,例如健康饮食(无论是地中海饮食、低碳水化合物饮食还是低脂肪饮食)和运动相结合,能够持续降低表观遗传年龄。
药物干预——包括用于代谢控制和体重管理的处方药二甲双胍和索玛鲁肽,以及使用生物制剂靶向引发有害炎症的免疫系统蛋白的抗TNF疗法——对降低表观遗传年龄的作用最为显着。 (TNF,即肿瘤坏死因子,是一种有助于对抗炎症相关损伤的免疫系统蛋白。)
另一方面,他们的分析表明,非处方保健品和某些医疗程序并不能降低表观遗传年龄。其他重要发现包括:新型生物年龄时钟优于旧模型,以及患病人群的生物标志物变化比健康志愿者更为显着。
或许可以更快地得到答案
Sehgal表示,接下来,下一步将扩大测试范围,以衡量干预措施及其对广泛、多样化的志愿者群体的影响。
他补充说: “如果这些新的生物标志物最终被证实能够预测长期健康状况,科学家们就能更快地评估抗衰老疗法。我们无需等待数十年才能获得临床试验的证据,而是能够在几年甚至几个月内了解哪些干预措施有效,以及对哪些人群有效。”