端 粒、端 粒 酶
与
细 胞 衰 老
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中国药科大学生命科学基地02447班TTCS课题组
薛轶 滕菲菲 葛昊 窦莹颖 万礼
目 录
摘要 …………………………………………………………………………（1)
1 .端粒 …………………………………………………………………（2)
2 .端粒酶 ………………………………………………………………（3)
3.端粒与衰老 ……………………………………………………………（4)
3．1我国人群外周血白细胞端区DNA长度测定………………………（5)
3．2端粒酶活性与癌症 ………………………………………………（6)
4．端粒和端粒酶致使正常细胞癌变和衰老机理…………………………（6)
4．1端粒和细胞衰老的关系……………………………………………（6)
4．1．1关于衰老的端粒假说………………………………………（6)
4．1．2端粒长度和细胞衰老的关系………………………………（7)
4．1．3端粒结合蛋白和衰老的关系………………………………（8)
4．2端粒酶和细胞衰老的关系…………………………………………（8)
4．2．1端粒酶活性和衰老的关系…………………………………（9)
4．2．2端粒酶活性和细胞癌变的关系……………………………（9)
5．端粒与老年病……………………………………………………………（9)
5．1端粒、端粒酶与高血压……………………………………………（9)
5．2端粒、端粒酶与动脉粥样硬化……………………………………（10)
5．3端粒、端粒酶与老年痴呆（AD)…………………………………（11)
6．应用与局限性…………………………………………………………（11)
6．1端粒酶活性能否作为肿瘤诊断和愈后的依据…………………（11)
6．2抑制端粒酶活性能否彻底抑制肿瘤 …………………………（12)
6．3在人类体细胞引入端粒酶能否使细胞长生不老…………………（12)
7．展望……………………………………………………………………（14)
8. 参考书目………………………………………………………………（14)
端粒、端粒酶与细胞衰老
薛轶 滕菲菲 葛昊 窦莹颖 万礼
(中国药科大学生命科学基地02447班)
摘要：端粒和端粒酶是现代生物学研究的热点，端粒的缺失与细胞的衰老，端粒酶的活性与细胞的老化及癌症均有密切的关系。介绍了端粒和端粒酶的结构和功能，及其与细胞衰老的关系，并在此基础之上展望了端粒酶在抗衰老、抑制肿瘤等方面的应用,并分析了应用中存在的问题和局限。
关键词：端粒；端粒酶；细胞衰老；癌症
Telomeres.telomerase and cellular senescence
Abstract: Telomeres and telomerase are nowadays in the spotlight of modernbiological study. There are casual relationship between telomere loss andreplicative senescence. And telomerase activation and cellular senescence andimmortalization .The formation and function of telomeres and telomerase and theclose relationship between aging and them are reviewed .The application oftelomerase in controlling of aging and treatment of cancer is introduced andpredicted reasonable; the problems remaining to be resolved are also analyzed.
Key words: telomere; telomerase; cellular senescence;cancer
衰老,即为老化,可分为生理性衰老和病理性衰老。生理性衰老(aging)是生物体自成熟期开始,随增龄发生的、渐进的、受遗传因素影响的、全身复杂的形态结构与生理功能不可逆地退行性变化；而疾病或异常因素可引起病理性衰老(senility)，使衰老现象的提前出现。如何使人体衰老延迟,一直都是人类所不断追求的。虽然科学家们发现了一些抗衰老的药物和方法,但都不够理想。直到端粒(telomere)与端粒酶(telomerase)的发现,才使人们看到了抗衰老的曙光。
1 .端粒
染色体端粒是位于真核细胞染色体末端的一种特殊结构,由端粒ＤＮＡ和端粒蛋白质组成,端粒ＤＮＡ是富有Ｇ的高度保守的重复核苷酸序列;人和其它哺乳动物的端粒ＤＮＡ是由5′→3′方向(ＴＴＡＧＧＧ)ｎ反复串联组成。这种线性排列的端粒重复序列数目并非固定,端粒限制性片段长度也是不同的,Ｂｌａｃｋｂｕｒｎ根据已经克隆的端粒序列,得出端粒的通用公式为Ｃｎ(Ａ/Ｔ)ｍＧｎ,其中真核细胞的端粒是简单重复的Ｇ1～8(Ｔ/Ａ)1～4的松散性保守序列[1]。在人类,端粒ＤＮＡ大约长15ｋｂ,不具有编码蛋白质的功能;端粒ＤＮＡ的3′末端较5′末端长12 16ｂｐ,伸出并弯曲呈帽状保护着染色体,虽然端粒序列不含功能基因,但如果没有这些类似染色体“帽子”结构的端粒,染色体与染色体之间就会出现端-端融合、降解、重排和染色体丢失等变化,这些变化威胁着染色体的正确复制和细胞的生存,所以端粒具有维持染色体稳定性的功能。20世纪的60年代曾经认为:不具有编码功能的人的染色体末端ＤＮＡ的端粒是静止无变化的;到了70年代,前苏联科学家Ｏｌｏｖｎｉｋｏｗ创造性地将细胞分裂程序的中止与端粒复制问题联系起来,他指出人的体细胞不能改变其ＤＮＡ复制时染色体两端的缩短,因为传统的ＤＮＡ聚合酶在合成ＤＮＡ时,必须有模板和ＲＮＡ引物的存在,而且只能从5′→3′方向合成,这样,在引物被去除之后,细胞每分裂一次所新合成的其中一条ＤＮＡ姐妹链的5′必将有一个小空缺(即一段端粒);因此随着ＤＮＡ复制和细胞的不断分裂,端粒的长度将越来越短,当达到一个临界长度时,细胞染色体即失去稳定性,阻止细胞进一步分裂的信号发出,细胞将衰老和死亡。所以,端粒的长度决定了ＤＮＡ复制和细胞分裂的次数,即可用失去的端粒数来“计数”细胞分裂的次数,故端粒被形象地称之为分子钟或有丝分裂钟[2]。正常人的体细胞的端粒都衰老而缩短,体细胞分裂时都会失去一部分端粒片段,随着年龄的增加,人的纤维母细胞的端粒长度呈显著性缩短；Ｌｅｃｏｎｄ和Ｈａｙｆｌｉｃｋ等人体细胞培养还表明,不同年龄的个体,其体细胞的寿命显著地不同,其端粒的长度也不同。新生儿的可传代培养80 -90代;而70岁的老人的体细胞仅能传代20-30代。[3]
2 .端粒酶
真核细胞设计了许多机制来抵消半保留复制方式所引起的ＤＮＡ末端丢失,其中最重要也是最保守的机制与端粒酶有关,端粒的长度主要由端粒酶决定。80年代,Ｂｌａｃｋｂｕｒｎ与Ｇｒｅｉｄｅｒ合作,首次在四膜虫中发现并鉴定出端粒酶的存在:人工合成的四膜虫端粒片段(ＴＴＧＧＧＧ)4能特异地被四膜虫细胞抽提物中的一种活性物质加长,这种重复片段的增加与内源性ＤＮＡ聚合执业护士网酶及α 型内源性ＤＮＡ聚合酶无关,这种活性物质对热、蛋白酶Ｋ和ＲＮＡ酶敏感。因此认为这种活性物质是端粒酶,它由蛋白质和ＲＮＡ两部分组成。现在认为,端粒酶是一种核糖核蛋白(ＲＮＰ)ＤＮＡ聚合酶,由一条ＲＮＡ链和2条多肽链组成[4],为了进一步了解端粒酶的作用原理,人们又对端粒酶的结构进行了研究,Ｇｒｅｉｄｅｒ等克隆了命名为人类端粒酶ＲＮＡ(ｈｕｍａｎｔｅｌｏｍｅｒａｓｅＲＮＡ,ｈＴＲ)的基因,定位于3号染色体上[5],ｈＴＲ基因的转录本为450ｂｐ,其中包含5′ＣＵＡＡＣＣＣＵＡＡＣ 3′共11个碱基的模板,这个模板的互补序列正好与1 5个(ＴＴＡＧＧＧ)互补而特异地合成人的染色体ＤＮＡ端粒。Ｙｕ等又将四膜虫端粒酶ＲＮＡ组分的模板序列进行诱变,发现其端粒序列也发生了相应的突变,说明端粒酶具有逆转录酶活性,依靠蛋白质成分结合到端粒ＤＮＡ上,以自身的ＲＮＡ分子作为模板合成端粒ＤＮＡ,使端粒延长。一般而言,正常体细胞不具有端粒酶活性,细胞经过多次分裂后,端粒逐渐缩短,但如果缩短了的端粒以某种方式激活了端粒酶,使其能够以自身的模板合成端粒ＤＮＡ,并加到染色体两侧的末端上弥补端粒的耗损,维持染色体的稳定性,使细胞免于衰亡而获得生存,发展成为永生性细胞。自首次报道在卵巢癌组织中发现端粒酶活性以来,目前采用基于ＰＣＲ的端粒重复片段扩增法(ＴＲＡＰ)已在85%以上的肿瘤组织中检测到端粒酶活性;与之相反,绝大多数正常体细胞中不含端粒酶,只有胚胎组织、生殖细胞和少数造血干细胞中的端粒酶才具有稳定的活性[6]。但是无论是在体(ｉｎｖｉｖｏ)还是离体(ｉｎｖｉｔｒｏ),外周血淋巴细胞的端粒仍然随年龄增长而缩短,成人骨髓中造血干细胞的端粒也比从胚肝或脐带得到的造血干细胞的端粒短,说明正常细胞中端粒酶活性受到精密的调节,可以减慢端粒缩短的速度,但不能完全阻止端粒的缩短,因此外周血淋巴细胞的增殖能力虽然较高,但并不能无限制的增殖。端粒酶的活性与许多因素有关,不同的细胞、同一细胞的不同状态及某些物质协同作用都可影响到端粒酶的活性,细胞分裂能力较强,分裂较快的组织,端粒酶活性较高;Ｏｇｏｓｈｉ用刀豆素Ａ或ＣＤ3多抗等有丝分裂素刺激外周血白细胞增生,分裂速度加快,利用ＴＲＡＰ技术检测可见其端粒酶活性增强。端粒酶的活性与细胞周期关系密切,Ｌａｎｄｂｅｒｇ研究在肿瘤发生发展过程中由于细胞周期素Ｄ1或细胞周期素Ｅ等细胞周期调控蛋白的异常表达而导致细胞周期失调,可引起端粒酶的激活。Ｗｒｉｇｈｔ等人将能表达端粒酶的永生型细胞和缺乏端粒酶活性的正常体细胞进行杂合,对获得的杂合细胞进行检测,可知其寿命短于永生型细胞,端粒酶的活性也有所降低,说明在杂合细胞中端粒酶受到了抑制,揭示可能各种细胞都具有端粒酶的抑制机制,只不过永生型细胞的抑制作用失控而已。
3.端粒与衰老
通过上述对端粒和端粒酶的分析，我们可以概括为：一个细胞的端区DNA长度取决于端区DNA的延长与缩短的平衡,染色体DNA半保留复制导致端区DNA的缩短.端粒酶是自带RNA引物的逆转录酶,可延长被缩短的端区,体细胞中无端聚酶活性或活性很低,故体细胞染色体端区DNA随增龄缩短,最终导致细胞衰老与死亡.
3．1我国人群外周血白细胞端区DNA长度测定
北京医科大学生物化学与分子生物学系于1997年本研究测定了我国人群外周血白细胞端区DNA长度,观察其与年龄的关系。研究过程如下：
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从Table1可知,青年组(25岁)其血白细胞端区长度平均为8.75kb;老年组(65岁)为7.37kb,平均每年丢失约35bp。由此研究结果可见,增龄端区长度递减率不尽相同,每增龄10岁端区长度缩短最多者为57bp,最少者为9bp;但总趋势是随增龄端区长度逐渐缩短.端区是染色体末端的一个特殊结构,缺失时染色体不稳定,易发生畸变而导致细胞衰老与死亡.
3．2端粒酶活性与癌症
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附表
由上表可见，端粒酶在癌变细胞中的阳性率明显高于正常组织细胞。
4．端粒和端粒酶致使正常细胞癌变和衰老机理
4．1端粒和细胞衰老的关系
Muller等在1938年首先发现位于染色体末端的端粒是维持染色体完整所必需的。但是由于“末端复制问题”的存在，端粒DNA势必逐渐缩短以至于使细胞失去增殖能力而老化。
4．1．1关于衰老的端粒假说
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图1
4．1．2端粒长度和细胞衰老的关系
端粒长度的维持处在一种精确的竞争平衡之中，一方面端粒由于DNA末端复制问题、端粒的加工和端粒的重组等原因而缩短，另一方面端粒酶的催化作用、端粒的特异性扩增（ALT)等因素又使其延长。
端粒长度和细胞衰老有关最有力的实验证据来自于人类的成纤维细胞，年轻人成纤维细胞内端粒的平均长度为18-25 kbp，而老年人成纤维细胞内端粒的平均长度为8-10 kbp，估计细胞每分裂一次端粒缩短50-100 kbp。Kammorl等人通过研究表明，人类的甲状腺和甲状旁腺的端粒在 49 岁后以每年91-92 bp的速率缩短，并不像一般的细胞端粒那样在生命早期就迅速减少[7]。Benetors等通过研究人血液白细胞端粒的长度和脉搏压的关系提出，男人的端粒越短，其脉搏压就越高，脉搏压高是血管硬化的主要原因之一。同时女人具有更长的端粒，这也导致了男人一般都先于女人衰老[9]。这表明端粒的缩短具有组织特异性和时间特异性，并与性别有一定的关系。
但是啮齿类动物的端粒长度终生保持不变，并不随细胞的分裂而缩短[8]。Kang 等提出，在口角质化形成细胞中正常细胞的复制衰老是端粒酶失活造成的，而没有端粒缩短的现象发生。Lundblad通过对两种出芽酵母的研究发现，在端粒酶失活的情况下，严重缩短的端粒可以通过RAD50和RAD51融合途径填充端粒DNA富含G的片段以维持端粒的功能。说明端粒长度的变化与细胞衰老间并不具备一种必然的关系。
4．1．3端粒结合蛋白和衰老的关系
端粒结合蛋白对端粒具有保护作用，在一定程度上可以维持端粒的稳定从而抑制细胞的复制衰老。TRF2和端粒内的环套结构均对端粒具有保护作用[10]。Saito等通过对乳腺癌病人的研究发现，编码TRFI和的mRNA的表达，非癌组织较癌组织显著，端粒酶活性低的癌细胞较端粒酶活性高的表达显著[11]。Karlseder等报道在人类早期细胞中过量表达TRF2会增加端粒缩短的速率而不加速衰老，TRF2减少了端粒4-7 kb上的衰老调控点。TRF2在端粒显著缩短的情况下可以通过抑制端粒和染色体的融合，已达到延迟细胞衰老的作用。此外，当端粒缩短到某一临界点时TRF2便在端粒上消失了。KIshi 发现的突变体在细胞可以增加端粒的长度，减少其放射敏感性，并弥补G(2)/M调控点的缺陷，但是不能纠正S期调控点的缺陷 。这表明在A-T细胞中Pin2/TRF1的阻断可以避开细胞的ATM凋亡。
4．2端粒酶和细胞衰老的关系
端粒酶在细胞衰老过程中的作用主要体现在两个方面，一方面，大多数正常的人体细胞缺乏hTERT而没有端粒酶活性，使得细胞的端粒逐渐缩短而最终衰老。另一方面，hTERT在正常二倍体细胞中表达使其传代次数大大增加而没有癌化特征。
4．2．1端粒酶活性和衰老的关系
Bodnar等在两种人类端粒酶负责表达的体细胞（视网膜色素上皮细胞和包皮呈纤维细胞)中已经表达了hTERT基因，研究表明hTERT载体的克隆在这些细胞中表达了端粒酶的活性，并使他们的寿命延长了至少二十代。且细胞衰老的生物学标记β-半乳糖苷酶的表达也显著减少,而细胞的核型保持正常[10]。这些结论也进一步被实验所证实。另外，在少数正常的人体细胞中如精子、早期胚胎细胞、淋巴细胞、皮肤表皮细胞、内皮细胞中都可检测到端粒酶活性。这些均表明端粒酶活性的表达本身并不是致癌的。而且在正常的人体细胞中适当地激活端粒酶活性可以延长细胞的寿命达到抗衰老的作用。
4．2．2端粒酶活性和细胞癌变的关系
端粒酶活性和细胞癌变的关系有正反两方面的证据，一方面，约84%-95%恶性肿瘤细胞中可以检测到端粒酶活性，而良性肿瘤及正常组织的检出率只有4%左右。另一方面，抑制端粒酶活性不合时机的表达可以抑制肿瘤细胞的生长，甚至引起癌细胞的凋亡。最近研究表明，细胞的衰老可能是一种抑制癌变的机制，但是随着年龄增加衰老细胞的积累与变异协同作用会不可避免的引起癌症。
5．端粒与老年病
5．1端粒、端粒酶与高血压
高血压有明显的家族背景和遗传倾向,具有遗传迟滞性,易感基因外显不全性,以及基因型和表型不相对应性。高血压是复杂的多基因异常,并且无其它典型的表型特征,与单基因病不同,并非所有的相关基因都直接参与高血压的发病,且这些基因的其它表型特征并非都是异常的,例如,基因网络的重排,环境因素的激活,从而表现健康和疾病等不同的表现型。ＡｖｉｖＡ等推测由遗传获得的较短端粒长度以及细胞更新率增加,及随着年龄端粒的磨损等,可能增加等位基因杂和性丢失的几率,从而易患年龄相关疾病如高血压、动脉粥样硬化、肿瘤等疾病,并假设亚端粒区含有血压调节相关的基因端粒的丢失使这些基因易于激活或抑制。体外和高血压动物模型ＶＳＭＣ增殖与凋亡失衡与端粒消耗加速有关。人血管内皮细胞在高血动学剪切力区比低剪切力区的血管内皮细胞的端粒要短,人动脉组织端粒长度与年龄负相关。此外,端粒的损伤在高血压病人不仅限于血管组织,也累及造血细胞[12]。流行病学调查发现,低出生体重儿,成年后易患高血压。有人[13]假定低出生体重儿,出生后迅速生长,而肾脏发育在胚胎后期基本完成,迅速生长的躯体,使低出生儿肾脏不能适应躯体的需要,而“追赶”性生长,过度增殖使肾脏细胞的端粒过多磨损而肾脏“早老”。端粒酶参与调节细胞的增殖与凋亡的动态平衡,参与细胞老化,在高血压发生发展中有重要作用,并且与动脉粥样硬化等其它心血管疾病相关。高血压的病理生理学改变主要是动脉血管高反应性和血管结构改变。后者主要是指管壁增厚、管腔狭窄、外周阻力增加。其细胞学实质是ＶＳＭＣ和成纤维细胞增生并向内膜下迁移。血管增殖与高血压互为因果。Ｌｅｅ等(1991)在遗传性高血压动物模型中发现,于高血压之前即有ＶＳＭＣ增生。高血压也可认为是一种增殖病。有人认为高血压和肿瘤一样均为增殖性疾病。均有异常基因表达如Ｃ-ｍｙｃ、Ｃ-ｆｏｓ、Ｐ53等。甚至有流行病调查认为高血压是肿瘤的危险因素。动物和人的平滑肌组织出生后一直处于静止状态,病理条件下,如高血压,它们会重新活跃起来,增生或细胞内分裂(形成多倍体细胞),增殖的母细胞需不断的ＤＮＡ复制,使端粒缩短,体内增殖的母细胞内ＴＭＬＡ活化使端粒长度得以保持,母细胞能继续分裂下去。国内杨善民报道ＳＨＲ大鼠动脉组织中的端粒酶活性在出生后迅速被抑制,出现高血压后,端粒酶再次被激活,胸、腹主动脉及肠系膜动脉组织端粒酶阳性。
5．2端粒、端粒酶与动脉粥样硬化
其发生机制被广泛接受的是“损伤反应”学说。认为反复的机械、血液动力学、和/或免疫学的损伤,引起炎症-纤维增殖反应,ＶＳＭＣ向内膜迁移,形成斑块。血管组织细胞的复制能力与年龄负相关[14]。来自纤维斑块的平滑肌细胞复制寿命低于周围组织,体外培养对血清刺激反应降低。血管内皮及中层细胞更新与血动学有关,高剪切力区细胞更新率增加,髂动脉内皮细胞端粒磨损率快于髂静脉[15]。反复损伤使血管内皮细胞更新率增加,端粒磨损,细胞老化。ＸＵ-Ｄ等证实同型半胱氨酸加速体外培养血管内皮细胞端粒丢失,促发老化及动脉粥样硬化(ＡＳ)的发生。此外,在动粥硬病变中,细胞老化,凋亡增加,细胞成分减少,导致斑块不稳,促发急性血管事件。
5．3端粒、端粒酶与老年痴呆（AD)
阿尔茨海默病(Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ’ｓｄｉｓｅａｓｅ,ＡＤ)是一种常见于老年人的神经系统退化性疾病,其患者的脑血管壁中可分离出致ＡＤ神经元退行性病变的β-淀粉样蛋白。Ｚｈｕ等利用反义技术和端粒酶抑制剂引发胎鼠海马区神经细胞中ＴＥＲＴ的功能抑制,发现显著增加了由β-淀粉样蛋白肽引起的细胞凋亡,而嗜铬细胞瘤细胞中ＴＥＲＴ的过量表达会降低此种细胞凋亡。其原因是ＴＥＲＴ功能降低的神经细胞在暴露于β-淀粉蛋白中能增强其氧化性并使线粒体功能发生障碍,因而引起细胞凋亡。ＴＥＲＴ在神经退行性病变实验模型中展现出有神经保护性功能,提示在神经细胞中若能提高端粒酶的活性可能会抑制与衰老相关的神经退行性病变, 如ＡＤ和脑老化的发生等。
6．应用与局限性
上述介绍可以看出，端粒的缩短与人的衰老、端粒酶的活性与癌细胞形成都有密切的关系。因此，激活行将衰老细胞的端粒酶来延缓人体衰老，或者是抑制肿瘤细胞端粒酶活性都成为热点。那么采用这种方法还有那些问题呢？
6．1端粒酶活性能否作为肿瘤诊断和愈后的依据
人类多种肿瘤细胞系有较强的端粒酶活性,85%以上的原发性肿瘤有端粒酶活性。测定端粒酶活性能否用以鉴别肿瘤的良性和恶性,能否作为预后指标,这是医学界普遍关注的问题。由于一部分恶性肿瘤无端粒酶活性,所以测不到端粒酶活性并不意味着是良性。目前认为,用端粒酶活性与ｈTERT的ｍＲＮＡ水平难以衡量肿瘤的恶性度,难以由此作出恰当预后。除干细胞外,体细胞端粒酶活性极低。妊娠16周,人胚大多数组织的端粒酶即呈抑制状态。所以,不含造血细胞与生殖细胞的组织,如能测得端粒酶活性,则应高度怀疑其为恶性。可见端粒酶阴性虽难作为判断肿瘤良、恶性和预后的依据,但端粒酶阳性对恶性肿瘤的诊断仍有重要参考价值。
6．2抑制端粒酶活性能否彻底抑制肿瘤
由于绝大多数肿瘤细胞都具有端粒酶活性。因此,以抑制端粒酶活性为手段的基因疗法,对肿瘤有很强的广谱性和针对性。在理论上抑制端粒酶对正常体细胞基本无害,这是其突出优点。与此相关,不少学者甚至设想,不久可将端粒酶抑制剂列入抗肿瘤新药。但与肿瘤治疗的绝大多数策略相似,利用端粒酶的策略也有其弱点。
北京医科大学生物化学与分子生物学实验室采用端粒酶反义核酸策略,将ｈＴＲ反义重组病毒感染ＭＣＦ 7乳腺癌细胞,尽管该细胞存在原癌基因ｃ Ｈａ ｒａｓ、ｃ ｅｒｂＢ 2及抑癌基因Ｒｂ等异常,ｈＴＲ反义重组病毒感染仍取得了明显抑癌效果,部分逆转了其恶性表型。但值得注意的是,目前国内外的类似研究并未能完全抑制肿瘤,究其原因可能为:人类有些肿瘤并无端粒酶活性,其端区亦不缩短。Ｂｌａｓｃｏ等人揭示,有些肿瘤并无端粒酶活性,是因为有另一延长端区机制(ＡＬＴ)的存在。小鼠细胞的永生化,恶性转化及肿瘤形成不需端粒酶参与,即是有ＡＬＴ的缘故。所以要彻底抑制肿瘤,既要抑制端粒酶,还要抑制ＡＬＴ。ＡＬＴ机制可能是通过端区-端区重组方式进行的。这条端区延长的旁路究竟是如何形成的，这将是今后研究的重点。
此外,抑制端粒酶的策略用于肿瘤治疗,难免影响生殖细胞与造血干细胞。因为端粒酶对它们是必需的。有人认为小鼠体内端区延长主要依靠ＡＬＴ机制,所以不太依赖端粒酶。然而用基因打靶术消除端粒酶基因后,小鼠胚胎干细胞分裂次数仍大为下降。可见抑制端粒酶活性,对干细胞有不良影响。因此,在实施抑制端粒酶的策略时,宜提高对肿瘤的靶向性,以免损及生殖细胞与造血干细胞。在构建端粒酶反义重组载体时引入肿瘤组织特异启动子,或为减少其副作用的良策之一。
细胞衰老是老年病发病的基础。细胞衰老引起的细胞增殖能力下降是器官衰老、萎缩、机能减退的根本原因之一。细胞是生物体的基本单位。神经、内分泌、免疫系统虽与生物整体的衰老密切相关,但单细胞生物,如酵母尚未分化形成以上系统,它们亦会衰老。可见细胞不仅是构成生物体的基本单位,也是生物衰老的基本单位。老年病的表现各异,但莫不以其相关细胞的衰老为基础。因而,延缓细胞衰老可为推迟老年带病期,防治老年病带来新机遇。体外培养的正常体细胞可传代数有限,可传代数与该种生物寿限和供体年龄有关。细胞供体年龄越大,可传代数越少;反之,肿瘤细胞属永生化细胞,在理论上可无限传代。正常人二倍体成纤维细胞在体外培养时随代数的增加,细胞中的端区以一定速率缩短,ＤＮＡ每复制一次,端区就缩短一段。人体中血细胞与皮肤细胞端区长度也随增龄而缩短。每增一岁,中国人外周血淋巴细胞端区长度平均缩短35ｂｐ,与国外资料(33ｂｐ)相近。男女略有差别,男性略快。人胚肺二倍体成纤维细胞,每增加一代龄,端区长度约缩短49ｂｐ (国外资料为50ｂｐ)。人二倍体成纤维细胞端区的ＴＴＡＧＧＧ重复顺序长约4ｋｂp,衰老时其端区长度可降至2ｋｂp,此时细胞出现传代培养(ｈａｙｆｌｉｃｋ)极限,不再分裂。因此,人染色体端区长度与细胞衰老相关联,有可能是决定细胞增殖能力的计时器。端区缩短为什么是人类细胞丧失复制能力的原因,引起了细胞生长阻滞?有人认为,人衰老细胞端区的缩短,恰似ＤＮＡ损伤,引起了与ＤＮＡ损伤相似的分子事件,导致细胞生长阻滞。衰老细胞常有染色体畸变现象,端区缩短或是其原因之一。
Ｂｏｄｎａｒ等将人端粒酶催化亚单位ｃＤＮＡ转染人视网膜色素上皮细胞或成纤维细胞后,衰老速率减慢,体外倍增代数延长了约20代。所以,人类体细胞引入端粒酶似能“延年益寿”,但不能使细胞长生不老。Ｋｉｙｏｎｅ等报道,使人上皮细胞永生化,既需引入端粒酶,还要使Ｒｂ和ｐ16ＩＮＫ4等抑癌基因失活。可见有端粒酶活性只是人类体细胞长生不老的条件之一,如使其永生化,还应辅以其他条件。此外,还应警惕引入端粒酶有促进癌变的可能性。
7．展望
当端粒酶催化亚基基因在转入细胞内即能延长细胞寿命又不影响细胞的其它正常功能时，延长寿命的细胞就能有效的抑制衰老，如皮肤的老化、肌肉的退缩和动脉硬化等。在体外延长细胞的寿命同样具有非常重要的意义，经过端粒酶处理的年轻化的细胞在生物研究、制药和医学等方面都将有广阔的应用前景。并且，在早期肿瘤细胞中如果没有端粒酶的激活，端粒缩短到一个临界点会使其终端生长抑制或死亡，端粒酶失活引起的端粒缩短可看作一种抑制肿瘤的机制，因此，抑制端粒酶的不合时机的表达可以抑制肿瘤的发生。但是最新
研究结果表明，在生命晚期可以控制的激活端粒酶活性，可以减少而不是增加肿瘤的发生。
有关端粒和端粒酶的研究为我们开辟了一条揭示和延缓人类衰老、对抗肿瘤和癌症的途径。尽管将现有理论应用于医药领域还为时尚早，还有不少关键性问题需加以研究解决。但是我们相信，随着研究的不断深入，端粒、端粒酶及其相关研究必将为实现人类战胜癌症、永葆青春的梦想发挥作用
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