端粒酶对正常细胞的作用及在人造器官方面的应用猜想

　　摘要：在科技逐渐发达的现代社会，现有科学技术逐渐无法满足人们的需求，人们的目光开始聚焦在那些＂天方夜谭＂上，譬如长生不老。那么我们应该从哪里入手？我觉得端粒酶是一个不错的突破点。本文以端粒学说为基础作出猜想；猜想端粒酶在正常细胞的作用途径及应用。
　　关键词：端粒酶；人造器官；猜想
　　众所周知，生物的生命活动离不开细胞。细胞的一举一动关乎到生物整体的生命状态。而我们人的生命必然与细胞密不可分。提到生命，很容易联想到寿命。细胞有分裂，分化，生长发育，衰老和凋亡。这对应着我们的出生，成长，衰老和死亡。当然，这是对于没有出现意外的细胞和人来讲。我们都知道，人终有生老病死。面对死亡，难免会害怕，这是人之常情。所以，自秦始皇起甚至可能无法考证的更早的人们就开始寻找长生不老药。由＂生物的生命活动离不开细胞＂这句话可以推断出：若要人不去衰老，就需要细胞不衰老。细胞怎样才能不衰老呢？
　　一、《端粒学说》的提出
　　在20世纪30年代，缪勒（Muller）和麦克林托克（Meclintock）等人发现了端粒这种结构的存在后，四膜虫的端粒结构在1987年首先被测定。到了1990年，凯文·哈里（CalvinHarley）推断端粒与人体衰老有关。后来，人们逐渐通过实验得出端粒与细胞衰老的的推论：人体成纤维细胞染色体在复制过程中的极限现象（即Hayflick极限，一般低于50～60次）和染色体端粒不断缩短的现象，DNA每复制一次，端粒就缩短一截，人体成纤维细胞每年会缩短十几个，说明染色体末端重复序列TTFAGGG（端粒）在细胞衰老过程中非特异的依赖DNA复制而丢失。当染色体长度短到一定程度是细胞的繁殖就不能再继续进行，细胞分裂次数便达到了极限进而导致细胞核整个生物体的死亡。如果细胞要试图维持其正常分裂，那么就必须组织端粒的进一步丢失，并且激活端粒酶。
　　二、外援端粒酶在正常细胞中无法作用的原因
　　根据端粒学说的相关内容，端粒酶从外界导入正常细胞中并没有发生预期的＂延寿＂影响。那么这是为什么呢？我猜想由于从外界导入的端粒酶会引起细胞发生排异反映，造成外援端粒酶被本体细胞的免疫机制所分解。被分解还有可能是因为端粒酶是由蛋白质和RNA构成的，蛋白质的肽链会在其他蛋白酶的作用下被水解。而且酶类物质具有专一性，对特定细胞有作用的它们，被直接转移到其他细胞里，不是其靶细胞，根本就不会起作用。
　　那么，端粒酶無法对正常细胞起作用吗？显然不是。端粒酶并非只存在于癌变的细胞中，举个例子：受精卵和各种各样的干细胞（如造血干细胞）中，端粒酶的含量也不少。而它们的共同特点，就是都会大量分裂来为生命体提供足够数量的细胞，供生命体发育，通过换掉衰老凋亡或异常死亡的细胞来维持生命体的健康。
　　而受精卵及后续的胚胎和各种干细胞总会分裂到一定程度就是去分裂能力。是端粒酶搞的鬼吗？按照端粒学说进行推断，我认为是这样。分裂到一定程度的这些细胞，可能会因为基因或其他因子的抑制而使端粒酶失活、数量减少。由此猜想端粒酶在生物器官形成之前就存在于细胞内，如果把端粒酶定义为胞内蛋白，细胞分化后就停止翻译端粒酶的相应序列了。
　　三、猜想如何使端粒酶在正常细胞中保持活性并起作用
　　外援端粒酶不能直接在细胞中保持活性并发挥作用。若要起作用，在这样的情况下，可以做出如下假设：
　　假设1，如果端粒酶不能发挥作用的原因是免疫机制，那么可以利用器官移植时常用的手段：抑制免疫。通过使用免疫抑制剂或其他方式，让端粒酶在正常细胞中保持活性。
　　假设2，如果端粒酶不能发挥作用的原因是被其他蛋白酶水解。
　　假设3，如果端粒酶不能发挥作用的原因是其专一性，那么有一个胜过前两种方法而难度极大的手段：激活其端粒酶表达基因，通过本体细胞自身转录、翻译出属于它自己的端粒酶。这样不仅可以避免排异反映和抑制免疫带来的负面影响，也更有可能在本体细胞上发生作用。
　　四、猜想端粒酶合成基因的表达
　　人类作为高等动物，在分子水平上，不易表现出全能性。因为高度分化的体细胞在基因选择性表达的过程中，细胞质和成了一些抑制细胞全性型表达的特殊蛋白质。也就是高中生物中所学的＂选择性表达＂。由于这种＂选择性表达＂，分化后的细胞表现出来的就不是全能性。而我们知道，分化后在正常情况下基因是完整的。我们不妨从激活细胞的端粒酶基因的表达入手，从基因工程的角度来看，是可以实现的。
　　五、猜想端粒酶在人造器官方面的应用
　　在人造器官移植到人体的时候，人体的免疫系统会自发的抵抗＂外来物＂。而要让人造器官在人力中立足，就需要让免疫系统这支＂禁卫军＂暂时失效以逐渐让人体适应这一新的＂庞然大物＂。
　　六、猜想端粒酶在其他方面的应用前景
　　如果端粒酶的作用被这样应用，那么应用的范围将不仅仅是人造器官那么简单了。譬如美容，人们可以在可控范围内，激活面部皮肤的端粒酶表达基因，面部细胞老化将得以解决。这是从微观上讲。那么宏观呢？可以通过改造细胞的基因表达，让新陈代谢周而复始。这样，生命的永恒，也许真的不是梦。
　　七、可能引发的伦理问题
　　在以上猜想得到验证甚至实现之后，我们要考虑的，还有一系列的道德伦理问题。先从当今世界的人口说说吧，我们赖以生存的家园--地球，它的容量有限。人口过多已经是眼前的燃眉之急，如果我们应用了这项技术，而新生儿继续不断出生，那岂不是真正意义上的＂人口大爆炸＂？暂且不提外星移民的事情，地球上的沙漠、海底、高原等地，远要比外太空的环境要温和得多，这些地方上不能让我们去居住，何来外星移民之谈？从庞大的生物圈讲，生物的新生和死亡也是一种新陈代谢。但如果实现以上猜想，势必会打破这样的平衡。我们应该怎样面对这些问题？这样深刻的疑问，需要长期的思考。
　　参考文献
　　[1] 初彦辉等.端粒、端粒酶在肿瘤、细胞衰老中的研究[J].中国医疗前沿月刊，2009，4（1）.
　　[2] 苏宏鑫等，高中生物培优助学[M].浙江大学出版社，2013.8