新研究：水熊虫蛋白或助人体细胞抗衰老

2024年2月20日，英国伦敦格兰特动物博物馆展示一只缓步动物模型。（Leon Neal/Getty Images）

延年益寿是人类的最大愿望，自古以来人们都在寻找抗衰老的办法，一种极微小虫子的特质，吸引了科学家们的注意。他们希望这种虫子身上的CAHS蛋白可对人体细胞起到抗衰老的作用。

1773年，德国科学家首次发现了一种缓步动物（Tardigrades），俗称水熊虫（water bear）。它们身长不到0.5毫米，外型短而丰满，有四对腿，每对腿末端都有爪子，生活在山顶、深海、热带雨林和南极洲，目前有记录的种类有一千多种。

这种虫子对温度等适应性极强，它们可以在-272°C至190°C的温度范围内生存，它们的抗压、抗脱水、抗高辐射、耐饥饿的能力超强，甚至可以在外太空的真空环境下生存。

另外，水熊虫在干燥环境下的生存能力也让科学家感到困惑，因为与其它许多生物进入假死状态不同，水熊虫能在遭遇极端环境和危险时，进入一种称为“生物停滞”的状态，等到有水源或安全时会再恢复成原来的样子继续生存。

美国怀俄明大学、英国布里斯托大学、加州大学默塞德分校、意大利博洛尼亚大学等机构，共同合作，对水熊虫身上的无序CAHS蛋白是否能对人体细胞发挥作用进行了深入研究。该研究成果3月19日发表至《蛋白质科学》杂志上。

这次研究重点是水熊虫CAHS蛋白中的CAHS D蛋白，它是该动物脱水所必需的物质，同时会增加生物的耐干燥性，并且足以保护体内敏感的物质免受干燥引起的损伤，CAHS D还可以从溶液变成固体凝胶态，这些机制引起了科学家们的兴趣。

研究团队发现水熊虫体外凝胶化时，CAHS D可以限制或固定其本体的分子运动，并保护细胞免受干燥的有害影响。若在体内凝胶化可以观察到CAHS D形成一种类似纤维网的状态，去支撑和固定水熊虫的身体。

由于水熊虫细胞在干燥和补水过程中，会导致其细胞内重要的乳酸脱氢酶（LDH）出现活性丧失，而CAHS D保护细胞的机制，恰好可以有效保留LDH酶的活性，避免遭受到破坏。

这种纤维网具有抵抗水熊虫细胞体积出现剧烈变化的作用，同时能减少细胞新陈代谢，而两种凝胶化的状态是可逆的，具有提高细胞存活率的作用。

另外，研究人员发现CAHS D的凝胶化，十分依赖蛋白质在细胞内的浓度和环境温度。它会在20°C的环境下表现出高度凝胶化，但凝胶化在50°C时会被破坏，冷却后又会重新凝胶化。当CAHS D溶液浓度低于10 g/L时保持扩散状态（非凝胶），若高于15 g/L则形成坚固的凝胶。

研究团队为了评估CAHS D是否也能对人体细胞起作用，将其溶入稳定的人类胚胎肾（HEK）细胞当中。结果显示，CAHS D可以在HEK细胞内外促进凝胶化的形成，且整个过程也是可逆的，同时还能保护HEK细胞在休克期间的存活率并减缓其新陈代谢。

研究人员希望透过CAHS D的机制，寻找一条让人体细胞稳定和抗衰老的途径。

该篇论文的主要作者、来自霍华休斯医学研究所的西尔维亚‧桑切斯-马丁内斯（Silvia Sanchez-Martinez）告诉怀俄明大学新闻室：“当我们将这些蛋白质引入人体细胞时，它们会在凝胶化中减缓细胞的新陈代谢，这令我们十分惊讶。”

“我们将含有这些蛋白质的人类细胞，置于生物停滞状态时，它们对外部压力的抵抗力会增强，就像是人类细胞被赋予水熊虫的一些能力一样。”她说。

威斯康辛大学实验室的分子生物学助理教授托马斯‧布斯比（Thomas Boothby）对怀俄明大学新闻室提到了另一个重要点：“最重要的是研究表明整个过程具有可逆性。当外部压力缓解时，这种水熊虫产生的凝胶会溶解，且人类的细胞也恢复正常的新陈代谢状态。”

研究还发现，水熊虫的蛋白还可以帮助输送必须冷藏的急救药物。

比如，治疗遗传性疾病和严重出血的人类凝血因子VIII，必须在冷藏状态下保存。当由于天灾人祸等客观原因无法对凝血因子VIII进行冷藏运送时，就可以利用水熊虫的蛋白质就可以在室温或高温下将这类药物的药性稳定，使其处于稳定和干燥的状态，使药物被送到任何需要的地方。