​看似永生的灯塔水母和海拉细胞真的永生吗？

看似永生的灯塔水母和海拉细胞真的永生吗？

海拉细胞,来自海瑞塔·拉克斯的癌症细胞，是人类历史上第一个可以无限制复制的“永生”细胞。

经荧光染色的海拉细胞，图片提供：Tom Deerinck。

塔斯基吉研究所的工作人员正在检查海拉细胞。

不同来源的海拉细胞系基因拷贝数差别明显

不同来源的海拉细胞，复制速率差异巨大

左图：不同细胞的感染复数 右图：不同细胞感染后蛋白表达的差异

海拉细胞的诞生

这本是一个贫穷多子的黑人女人（埃塔·拉克丝）感染HPV患上宫颈癌然后去世的故事，然历史总是在一些不起眼的瞬间改变。

Henrietta Lacks(左)

1950年9月19日，拉克丝于约翰·霍布金斯大学医院分娩，当时并未诊断出宫颈疾病 ，6周后复查也无任何异常。

但自复查后3个月，她体内居然长出了一块完整的肿瘤。

当时诊断的医生翻看了她的病历，发现了这一奇怪的现象，上报给了他的导师乔治.盖伊(George Gey)，一位在细胞领域极具声望的学者。

他在细胞领域研究长达20年，苦苦寻求一种能够离体培养的人体细胞，直到海拉细胞的出现。

盖伊通过对海拉细胞病灶组织培养发现，24小时里，细胞的数量翻了一倍。

它具有非常强大的生殖能力！

后续的观察发现，与普通细胞40-50次左右继代就凋亡相比，海拉细胞能够无限次增殖，活力并不会减退！

这是一个载入历史的里程碑式发现，标示着人类成功地分离出第一株体外培养的细胞系。为了纪念埃塔·拉克丝，盖伊博士将这个细胞系命名为“海拉”（Hela cells），而拉克丝由此成为细胞之母。

Hela cells

海拉细胞为什么可以永生？

（1）癌细胞一直在不停的快速分裂，也就是说：癌细胞一直在合成新分子，并由新分子组成新细胞，因此海拉细胞永远都是新的。

而人体绝大多数细胞都已不再分裂。

（2）染色体的端粒被称为“细胞的生物钟”，染色体每复制一次，端粒就会缩短一点，当端粒缩短到一定程度，细胞就衰老死亡了。

而癌细胞的端粒酶被激活，能够延长缩短的端粒。

此外，细菌也是永生的，因为细菌像海拉细胞一样，不断的、快速的、一分为二的增殖，所以细胞永远是新的。

细菌的DNA是环状，所以没有端粒结构，不存在端粒缩短的问题，这是细菌永生的另一个原因。

灯塔水母和海拉细胞看似永生，其实都不是永生的。

灯塔水母被称为“永生的”，因为灯塔水母在受到伤害或缺乏食物时，就会变回幼年时期的水螅状态，因此被认为是“返老还童”，并可在幼年和成年之间反复变换。

灯塔水母在“返老还童”的时候，其实是把自己的细胞进行了转化和分裂，母体被分裂成很多的幼体水螅，这就意味着母体的生命在这个过程中就已经死亡了。

因此灯塔水母并没有得到永生，只是通过这种无性生殖，将自己的生命延续下去而已。

海拉细胞一分为二变为两个新细胞的时候，原本的海拉细胞就已经不存在了，细菌也是同理。

就像一句名言：你永远不能踏进同一条河流。

不过由于海拉细胞具有无限增殖、生长迅速、对多种病毒敏感等特性，它成为了理想的细胞模型，在科学领域中作出了卓著的贡献。

譬如在1953年，Jonas Salk进行脊髓灰质炎疫苗的研制，急需理想的细胞载体检验疫苗效果，海拉细胞的发现解决了这项棘手的问题，保护上百万人免受疾病侵害。

海拉细胞自发现以来，成为理想的研究载体，如病毒行为、基因克隆、编辑等分子生物学水平上的研究。

无限增殖的秘密：高度活跃的端粒酶

但是，人们并不清楚海拉细胞无限繁殖的原因，直到Jack Szostak、Elizabeth Blackburn 、Carol Greider 三位科学家一起揭示了端粒和端粒酶保护染色体的机制，并在2009年获得诺贝尔生理学奖。

端粒酶是一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成染色体末端的重复DNA（端粒），赋予细胞复制的永生性。

细胞每分裂一次，染色体末端就会损耗一点，而端粒就像是加在染色体上的帽子，可以避免染色体受损。一旦端粒被磨损耗尽，染色体开始受到损害，那么就会诱导细胞的凋亡机制。

染色体上的端粒（红色部分）

正常细胞的分裂极限大约是50次，这个数目根据发现者的名字命名为“海弗利克上限”。

端粒酶作用就是填补损耗的端粒，它能锚定在端粒上端，合成一段重复DNA序列加到已经存在的重复DNA序列上，补充损耗的序列长度。

研究发现海拉细胞拥有非常高效、活跃的端粒酶，可以一次次地把端粒重新加上去，让端粒再生，这样就保证了细胞无限、快速的复制。

正常细胞的端粒（随着分裂次数增多而减少）

这一改变是由HPV病毒将DNA插入宿主细胞中，致使P53蛋白失活，基因突变导致的。

端粒酶是一种神奇的蛋白酶，具有调控端粒长短的能力，从而控制细胞的衰亡。一直以来，科学家们都在研究端粒酶，希望有一天它能帮助人类延长寿命。

延缓衰老的奥秘

在2011年，美国哈佛大学医学院的科学家在《自然》杂志上发表文章称：

他们研发小组研究了一只体内缺乏端粒酶的老鼠，因缺乏端粒酶，而过早衰老，并且各种疾病缠身。如嗅觉迟钝、脑容量变小、不孕等。

但当小鼠经过注射治疗重新激活端粒酶后，其受损的组织不仅得以修复，同时老化迹象也出现了逆转。

这一项研究再一次验证了机体衰老与端粒酶的关系：端粒酶可以让老化的器官变得年轻，修复受损器官和组织。

然而，我们还需要更多的证据去证明细胞凋亡与机体衰老的关系，这一个证据显然是有待时间验证的。

干细胞图

目前科学家提出延缓人类衰老的一个方法：就是找出端粒酶的激活机制，活化人体的端粒酶，从而赋予细胞无限增殖的能力。

据说，现在已经有公司开始将提炼出的端粒酶应用到化妆品中，比如 Revive Skincare 和 TaSciences.com 两个公司，但是生产一克端粒酶就要花费 400 万美元，涂抹在脸上的效果还是有待考证。

那么，如果在未来我们成功地利用端粒酶，打开生命的开关，成为不死人，那样的世界又会是怎样一种奇观呢？

高度发达的生命科技，是否与我们的伦理相悖？