科学家声称人类可能已经没有从相关冬眠的基因开发 “超能力”

By Christoph Schwaiger published 9 hours ago

Genetics

科学家们定下帮助控制冬眠者的新陈代谢的关键“调节子”，并说同样的基因可能对人类把持未开发的益处。

When you purchase through links on our site, we may earn an affiliate commission. Here’s how it works.

有些基因帮助来调节被联系到冬眠的代谢变化。一些科学家认为如果这种DNA被针对可能对人类健康是有益的。 (Image credit: Flavio Coelho via Getty Images)

冬眠的哺乳动物随它们进入这种独特的低能量状态依靠特定的基因来调节它们的新陈代谢，而人类实际上携带同一冬眠相关的DNA。

科学家们说，现在早期的研究暗示利用这种特殊的DNA可以帮助治疗人中的医疗症状。

犹他大学人类基因学教授、资深研究作者克里斯托弗·格雷格告诉《生活科学》杂志，冬眠提供 “一整批不同的生物度量上重要的超能力”。

例如，地松鼠能发展可逆的胰岛素抵抗，帮助它们在它们冬眠但随冬眠进行开始体重下降前迅速的获得体重。格雷格提示一个更好地了解冬眠动物如何翻转这一开关可能对解决特征化2型糖尿病的胰岛素抵抗是有用的。

冬眠的动物还保护它们的神经系统免受可能被血流中的突然变化造成的破坏。格雷格说：“当它们从冬眠出来时它们的大脑被重新输血。这往往造成很多破坏比如一个中风，但它们已经开发出来防止这种破坏发生的方法” 。

格雷格和他的同事们认为开发人中冬眠相关的基因可以解锁类似的益处。

冬眠基因的“枢纽”

在周四（7月31日）发表在《科学》杂志上的两项研究中，格雷格和他的团队定下了控制相关到来冬眠基因的关键杠杆，表明在冬眠动物和那些不冬眠动物之间如何差异的。然后，在实验室实验中他们钻研进在实验室小鼠中删除这些杠杆的效果。

尽管小鼠不冬眠，但它们能进入麻痹，一种在禁食至少六小时后典型的持续不到一天减少的新陈代谢、运动和体温的昏昏欲睡状态。这使小鼠成为一个研究这些效果的合适的基因模型。

用基因编辑技术CRISPR，科学家们用五种保守的非编码顺式元素（CRE）之一工程了小鼠去激活或“敲除”。这些非编码顺式元素起一个来控制基因的杠杆的作用，反过来编码执行生物功能的蛋白质。

该研究中靶向的非编码顺式元素位于靠近一个叫“脂肪量和肥胖相关基因座”或FTO基因座的基因簇，该基因座也被在人类中发现。在基因簇内发现的基因变异已经被联系到肥胖和相关症状的风险增加。从广义上讲，脂肪量和肥胖相关基因座对控制新陈代谢、能量消耗和体重是重要的。

通过敲除非编码顺式元素，研究人员能够改变小鼠的体重、代谢率和觅食行为。研究人员在一份声明中说，一些删除加速起或减缓了体重增加，另一些转变代谢率提高或降低，还有一些影响了小鼠在麻痹后体温多快恢复。

阿拉斯加费尔班克斯大学冬眠生物学专家德鲁（Kelly Drew）在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，这一发现“高度的承诺的”，特别的鉴于脂肪量和肥胖相关基因座在人类肥胖中起一个众所周知的角色。

在雌性小鼠中敲除一种叫E1的非编码顺式元素造成了它们在高脂肪饮食中比一个所有它们的DNA原封不动的对照组体做的获得更多重量。删除另一个叫E3的非编码顺式元素改变雄性和雌性小鼠的觅食行为，特别是改变了它们如何寻找藏在一个竞技场中的食物。

格雷格说：“这提示冬眠动物和非冬眠动物之间在觅食和决策过程中可能存在重要差异，我们发现的因素可能被涉及”。

来解决未知的

该研究的作者说他们的结果可能与人类有关，因为支撑的基因在哺乳动物之间差异不大。格雷格说：“这就是（哺乳动物）如何在不同的时间打开和关闭这些基因然后为形成不同的物种不同的持续时间和不同的组合”。

然而，加州大学圣克鲁斯分校专门研究功能基因组学的教授乔安娜·凯利在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，“这绝对不像在人类DNA中引入相同的变化那么简单”。凯利没有参与这项工作，她说，“人类不能够禁食诱导的麻痹，这就是为什么在这些研究中使用小鼠的原因”。

她建议未来的工作包括不能够麻痹的动物并集中在解开删掉的非编码顺式元素的所有下游影响上。她补充说，就像是的一样目前的研究按科学家如何理解全年冬眠动物中基因控制驱动的变化“肯定指明了一个新的方向中的领域”。

德鲁还强调，小鼠中的麻痹被禁食引发，而真正的冬眠被激素和季节变化以及内部时钟触发。因此，尽管该研究识别的非编码顺式元素和基因可能是对禁食响应的一个代谢“工具包”的关键部分，但它们可能不是打开或关闭冬眠的“主开关”。

RELATED STORIES

—Scientists may be able to put Mars-bound astronauts into 'suspended animation' using sound waves, mouse study suggests

—'Let's just study males and keep it simple': How excluding female animals from research held neuroscience back, and could do so again

—Weight loss may 'rejuvenate' fat tissue in the body

德鲁说：“尽管如此，在一个像老鼠一样可跟踪的模型中揭示这些基本机制是未来研究的一个宝贵垫脚石”。

格雷格强调许多仍然未知的，包括为什么在雌性小鼠对雄性小鼠中某些删除的影响不同，或者小鼠觅食行为的变化如何可能在人中表现。该团队还计划研究如果他们在小鼠中一次删除不止一个与冬眠相关的非编码顺式元素会发生什么。

格雷格认为，下到这条线上用药物调整人类“冬眠中枢基因”的活动可能是可能的。他说，想法是这种方法可以产生基因活性的好处，比如神经保护患者不必实际上冬眠。

https://www.livescience.com/health/genetics/humans-may-have-untapped-superpowers-from-genes-related-to-hibernation-scientists-claim