2009年10月5日，瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎委員會宣布將2009年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予3位美國科學(xué)家伊麗莎白·布萊克本(Elizabeth H.Blackburn)、卡羅爾·格雷德(Carol W.Greider)和杰克·紹斯塔克(Jack W.Szostak)，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護(hù)染色體的”，被世界醫(yī)學(xué)界譽(yù)為找到了引起人類衰老和罹患癌癥等嚴(yán)重疾病的秘密。

圖片來源：Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2018 Mar 5;373(1741)

什么是端粒？

端粒（telomere）是位于真核生物染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)，它們由重復(fù)的DNA序列和結(jié)合在其上的蛋白質(zhì)組成。端粒的主要功能是保護(hù)染色體的完整性和穩(wěn)定性，防止染色體末端被DNA修復(fù)機(jī)制錯誤地識別為雙鏈斷裂并進(jìn)行不恰當(dāng)?shù)男迯?fù)。一個典型的端粒模型，以單鏈3’懸垂結(jié)束，向后環(huán)并侵入雙鏈DNA形成t環(huán),這導(dǎo)致鏈位移產(chǎn)生單鏈端粒d環(huán)。

端粒主要包含3部分

1 端粒DNA：這是由重復(fù)的DNA序列組成的區(qū)域，例如在人類中，這個序列是TTAGGG，重復(fù)數(shù)千次。端粒DNA通常位于染色體的末端，形成一個保護(hù)性的“帽子”，防止染色體末端被誤認(rèn)為是雙鏈斷裂。

2 端粒結(jié)合蛋白：這些蛋白質(zhì)與端粒DNA結(jié)合，幫助維持端粒的結(jié)構(gòu)和功能。它們可以防止染色體末端的融合，并可能參與端粒的復(fù)制和保護(hù)。

3 端粒酶：端粒酶是維持端粒長度的核糖核蛋白DNA聚合酶復(fù)合體。該復(fù)合物包括蛋白質(zhì)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(TERT，或人類的hTERT)和催化端粒酶RNA成分(TERC)。端粒酶是一種細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄酶，在人類發(fā)育過程中表達(dá)，成年后在大多數(shù)組織中沉默。許多人類體細(xì)胞類型表達(dá)很少或沒有端粒酶活性，導(dǎo)致端粒丟失。即使在增殖正常的表達(dá)調(diào)控端粒酶的干細(xì)胞中，端粒酶也不足以維持端粒，端粒侵蝕也會逐漸發(fā)生。人們也普遍認(rèn)為，端粒逐漸縮短可導(dǎo)致體外復(fù)制性衰老，在存在其他改變的情況下，短端?？尚纬蓸蚪?融合-斷裂循環(huán)，導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定和癌癥的發(fā)生。大多數(shù)癌細(xì)胞(85-90%)會重新激活端粒酶進(jìn)行無限分裂，絕大多數(shù)癌細(xì)胞維持穩(wěn)定的短端粒。

圖片來源：healthjade

端粒長度的意義

正常的人體體細(xì)胞隨著每次細(xì)胞分裂而端粒逐漸縮短。最終，一些端粒變得足夠短，它們不能再受到庇護(hù)蛋白的保護(hù)就會導(dǎo)致衰老、生長停滯和端粒DNA損傷。

圖片來源：Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2018 Mar 5;373(1741)

Bakaysa等的研究結(jié)果表明老年端粒長度是一種生物標(biāo)志物，可以預(yù)測早期家庭環(huán)境和遺傳因素對端粒長度和死亡率的影響之外的生存。端粒最短的雙胞胎在隨訪期間的死亡風(fēng)險(xiǎn)是端粒最長的雙胞胎的3倍[風(fēng)險(xiǎn)比(RR) = 2.8, 95%可信區(qū)間1.1-7.3,P = 0.03]。

在細(xì)胞水平上，極短的端粒長度會阻止細(xì)胞衰老，因此端粒長度可能會通過損害細(xì)胞增殖和活力來影響衰老。較短的端粒可能標(biāo)志著T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞增殖能力耗盡(免疫衰老)或干細(xì)胞枯竭。然而，目前尚不清楚有絲分裂組織在整個生命周期中積累衰老細(xì)胞的程度，以至于這將作為機(jī)體衰老的基礎(chǔ)。一個組織中的短端?？赡軙鹑碛绊?，或者可能只是表明個體的高壓力和損傷史。例如，越來越多的證據(jù)表明，端?？s短可能通過血管內(nèi)皮的老化而促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)展。端?？s短也可能是免疫系統(tǒng)平衡失衡的一個指標(biāo)，導(dǎo)致更大的死亡風(fēng)險(xiǎn)?？s短的速度可能是生物衰老速度的一個代表。

端粒長度的檢測

單次檢測，評估細(xì)胞年齡及當(dāng)前衰老程度；多次檢測可動態(tài)監(jiān)控端粒長度變化，量化衰老速度。飲食、運(yùn)動、保健品等多種措施均可保護(hù)、延長端粒，從而抵御衰老。

1 檢測方法：PCR

2 報(bào)告周期：9天

3 適用人群：想要監(jiān)控衰老情況的人群

參考文獻(xiàn)

[1] Tsung-Po, Lai,Woodring E, Wright,Jerry W, Shay,Comparison of telomere length measurement methods.[J] .Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 2018, 373: 0.

[2] Stephanie L, Bakaysa,Lorelei A, Mucci,P Eline, Slagboom et al. Telomere length predicts survival independent of genetic influences.[J] .Aging Cell, 2007, 6: 0.