隨著研究的深入，越來越多的長壽基因被發(fā)現(xiàn)，如APOE、Klotho、FOXO3和Sirtuin蛋白家族，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)部分基因會通過合作產(chǎn)生長壽效應(yīng)，如P53、CCR5和ФНО。其中最著名也是研究最多的就是Sirtuin蛋白家族。Sirtuin蛋白家族是一類從酵母到人類高度保守的去乙酰化酶，并與壽命長短相關(guān)。除釀酒酵母外，在小鼠等哺乳動物體內(nèi)，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了7個Sir2的同源基因，即SIRT1至SIRT7。

圖：中國科學(xué)家利用CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建SIRT6全身敲除的食蟹猴模型

8月23日，長壽基因研究領(lǐng)域傳來好消息，世界首例特定長壽基因敲除的食蟹猴模型成功構(gòu)建！國際頂級學(xué)術(shù)期刊Nature發(fā)表了這一最新研究成果，來自中國的科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)長壽基因SIRT6在非人靈長類動物中的全身敲除。文章題為“SIRT6deficiency results in developmental retardation in cynomolgus monkeys”。

該研究由中國科學(xué)院生物物理研究所劉光慧研究員、中國科學(xué)院動物研究所李偉研究員和胡寶洋研究員共同指導(dǎo)完成，并得到了周琪院士的支持與指導(dǎo)。合作團(tuán)隊(duì)經(jīng)過3年的不懈努力，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)成功構(gòu)建了首例SIRT6全身敲除食蟹猴模型。

圖：a：野生型食蟹猴（左）和SIRT6 - / - 食蟹猴（右）照片。 比例尺為5厘米。b：野生型和SIRT6 - / - 食蟹猴的分娩體重

據(jù)研究報道，該研究團(tuán)隊(duì)共制備了98個食蟹猴受精卵， 共有48個發(fā)育、形態(tài)正常的基因敲除胚胎被移植到12只代孕猴子宮內(nèi)。研究中，共有4只代孕猴成功受孕，其中3只完成約165天的懷孕周期，每只代孕猴均產(chǎn)下一只小母猴。另一只在懷孕中期流產(chǎn)了一只公猴。

經(jīng)數(shù)據(jù)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然小食蟹猴為足月出生，但這些SIRT6敲除食蟹猴出生時體型明顯偏小，體重也比野生型新生猴子輕約3.5倍，相當(dāng)于2-4個月胎齡野生型食蟹猴的體重和大小。令人意外的是，SIRT6敲除食蟹猴在出生數(shù)小時后就死亡，并且未出現(xiàn)衰老加速等癥狀，而此前的SIRT6敲除小鼠則表現(xiàn)出壽命縮短，衰老加速。

在進(jìn)一步分析中，研究人員發(fā)現(xiàn)，新生SIRT6敲除食蟹猴在產(chǎn)前發(fā)育階段出現(xiàn)了嚴(yán)重的發(fā)育遲緩現(xiàn)象。與新生野生型食蟹猴相比，SIRT6敲除食蟹猴的腦更小，大腦和小腦半球的皮質(zhì)層更薄，相當(dāng)于野生型食蟹猴胎兒的發(fā)育狀態(tài)。此外，新生SIRT6敲除食蟹猴的腦及多種器官組織，均表現(xiàn)出明顯的胚胎期未成熟的細(xì)胞和分子特征。

圖：SIRT6缺失導(dǎo)致lncRNA H19表達(dá)上調(diào)，最終延緩腦神經(jīng)發(fā)育。

研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6缺陷可轉(zhuǎn)錄激活長非編碼RNA H19（發(fā)育抑制因子），引起神經(jīng)前體細(xì)胞中H19表達(dá)的異常上調(diào)，還會導(dǎo)致H19印跡控制區(qū)的組蛋白高度乙酰化，以及CTCF富集，使神經(jīng)元分化延遲，最終導(dǎo)致腦發(fā)育遲緩。在人類干細(xì)胞模型研究中，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證實(shí)，SIRT6缺乏同樣可阻滯人類神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元的分化。

在眾多長壽基因中，SIRT6一直被科學(xué)家奉為經(jīng)典長壽基因。與其他長壽基因相比，SIRT6在衰老和壽命調(diào)控中的重要作用更加“誘人”。此前研究也表明，過量表達(dá)SIRT6能夠延長雄性小鼠的壽命。

盡管科學(xué)家已經(jīng)在小鼠等動物中成功構(gòu)建SIRT6敲除模型，研究人員可以利用這些動物模型進(jìn)行藥物篩選和評價研究。但想要使SIRT6成為對人類有用的長壽基因，還需要在靈長類動物中構(gòu)建模型，才能為人類衰老以及相關(guān)疾病的防治研究提供更好的參考和借鑒。但由于基因編輯技術(shù)等原因的限制，SIRT6基因在靈長類動物或人類體內(nèi)的編輯一直沒有成功。

李偉研究員表示，在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效的特定基因敲除難度非常大，尤其還要實(shí)現(xiàn)全身敲除，更是難上加難。這需要在胚胎發(fā)育早期運(yùn)用高效的基因編輯技術(shù)，徹底敲除SIRT6，以保證其發(fā)育的胚胎體內(nèi)不含SIRT6。該研究首次結(jié)合非人靈長類動物模型、人類干細(xì)胞模型及基因編輯技術(shù)，揭示了可調(diào)控靈長類動物產(chǎn)前發(fā)育的關(guān)鍵分子開關(guān)，為研究人類產(chǎn)前發(fā)育遲緩研究提供了重要的模型體系。此外，該研究還首次揭示了靈長類動物與嚙齒類動物在衰老調(diào)節(jié)通路方面的差異，為開展人類發(fā)育和衰老相關(guān)疾病研究奠定了基礎(chǔ)。

值得注意的是，該研究得到的意外結(jié)果，即SIRT6的缺失會導(dǎo)致胚胎發(fā)育不良，并出現(xiàn)早夭，顛覆了人們對長壽基因的傳統(tǒng)認(rèn)知。這一研究發(fā)現(xiàn)表明，SIRT6參與調(diào)節(jié)非人類靈長類動物的發(fā)育，可為深入了解人類胚胎子宮內(nèi)發(fā)育遲緩而導(dǎo)致流產(chǎn)或新生兒死亡的分子機(jī)制提供理論支持，為人類圍產(chǎn)期死亡綜合征的研究提供參考。

早在2016年1月，劉光慧研究團(tuán)隊(duì)就與北京大學(xué)湯富酬實(shí)驗(yàn)室等研究團(tuán)隊(duì)合作，在Cell Research雜志發(fā)表了SIRT6基因的相關(guān)研究成果，首次揭示SIRT6可協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子NRF2，共同激活抗氧化基因的表達(dá)，并參與人類干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)維持的新機(jī)制。

人類的生命由基因主宰，同樣生命的長短也會受到基因的影響。隨著社會的進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對于長壽有了科學(xué)的認(rèn)識。相信隨著科學(xué)家對長壽基因的研究與認(rèn)識，將不僅僅局限在長壽上，而是更多的為人類健康和疾病研究做出貢獻(xiàn)。

參考資料：

SIRT6 deficiency results in developmental retardation in cynomolgus monkeys

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