染色体上的端粒。- 图片来源：AJC1 / Flickr， CC BY-NC-ND
制造药物就像试图在分子水平上选择锁。有两种方法可以继续。您可以随机尝试数千个不同的密钥...
染色体上的端粒。- 图片来源：AJC1 / Flickr， CC BY-NC-ND
制造药物就像试图在分子水平上选择锁。有两种方法可以继续。您可以随机尝试数千个不同的密钥，希望找到适合的密钥。制药业一直都在做 – 有时会筛选数十万种化合物，看它们是否与某种酶或蛋白质相互作用。但不幸的是，它并不总是有效的 – 从宇宙开始以来，有更多的药物分子形状已经过去了几秒钟。
另外，就像一个安全的黑客，你可以对你想打开的锁进行X光检查，并从你得到的照片中找出钥匙的可能形状。这对发现药物更有效，因为在研究人员进入实验室找到最好的化合物之前，您可以使用计算机模型来确定有希望的化合物。现在，一篇发表在Nature上的研究报告 展示了一种被称为端粒酶的关键抗衰老酶的详细图像 – 这种希望能够加速衰老并治愈癌症。
每个有机体将其DNA包装到染色体中。在像大肠杆菌这样的简单细菌中，这是一个单一的小圆圈。更复杂的生物体具有更多的DNA和多条线性染色体（22对加性染色体）。这些可能是因为它们提供了进化优势，但它们也有不利之处。
图片来源：Jon Rawlinson通过flickr
每个染色体末端都有一个称为端粒的保护帽 。但是，大多数人类细胞不能复制它们 – 意味着每次分裂时，它们的端粒变短。当端粒变得太短时，细胞进入称为“衰老”的有毒状态。如果这些衰老细胞没有被免疫系统清除，它们开始损害它们所在组织的功能。几千年来，人们已经意识到随着时间的推移，组织功能的这种逐渐妥协，而不知道是什么造成了它。 我们简单地称之为老化。
输入端粒酶，一种专门的端粒修复酶，分为两部分 – 能够将DNA添加到染色体末端。第一部分是一种称为TERT的蛋白质，用于复制。第二个组分被称为TR，一小片RNA 作为模板。这些一起形成端粒酶，它在染色体的末端上下移动，复制模板。在底部，一个人类端粒大约有3000个拷贝的“TTAGGG” – 由端粒酶沉淀和维持。但令人遗憾的是，除了精子，卵子和一些免疫细胞之外，TERT的产生在人体组织中被抑制。
老化与癌症
有机体通过这种方式来调节它们的端粒维持，因为它们正在走生物走钢丝。一方面，他们需要通过细胞分裂来替代他们在日常生活中失去的细胞。然而，任何具有无限分裂能力的细胞都是肿瘤的种子。事实证明，大多数人类癌症比周围的细胞具有活性端粒酶和更短的端粒。
这表明他们来自哪个细胞正常分裂，但随后拿起一个突变，使TERT重新开始。癌症和衰老是同一枚硬币的反面，总的来说，端粒酶正在做翻动。抑制端粒酶，你有癌症治疗，激活它，你防止衰老。至少，这是理论。
新研究背后的研究人员不仅能够获得一部分酶的结构，而且能够获得整个分子在工作中的结构。这是一个涉及使用低温电子显微镜 的技术，这种技术使用电子束（而不是光）从不同角度拍摄数千个单个分子的详细图像，并将其结合起来进行计算。
在开发这种方法之前，科学家去年为此获得了诺贝尔奖，因此有必要使蛋白质结晶 以对它们进行成像。这通常需要数千次尝试和多年的尝试，如果它工作的话。
青春药剂？
TERT本身就是一个大分子，尽管使用基因疗法将其引入正常小鼠后延长了寿命， 但这在技术上具有挑战性并且充满了困难。可以打开产生它的酶的药物要好得多，更容易交付并且制造成本更低。
我们已经知道一些抑制和激活端粒酶的化合物 – 这是通过繁琐的随机筛选药物过程发现的。可悲的是，它们效率不高。
一些最具挑衅性的研究涉及化合物TA-65（Cycloastragenol） – 一种天然产物，通过实验延长端粒，并声称在早期黄斑变性 （视力减退）中显示益处。因此，TA65已经通过互联网销售，并至少引发了一起（随后驳回）的诉讼，称其导致用户患上癌症。这个令人伤心的故事说明了一个重要的公共健康信息，最好简单地概括为“不要在家里试用这个”。
然而，我们所知的端粒酶抑制剂迄今为止在各种癌症中具有真正的临床益处，特别是与其他药物组合。但是，所需剂量相对较高。
这项新研究非常有希望，因为通过了解端粒酶的结构，我们可以使用计算机模型来确定最有前途的激活剂和抑制剂，然后测试它们以找出哪些最有效。这是一个比随机尝试不同分子以查看它们是否工作更快的过程。
那么我们可以走多远？在癌症方面，很难说。身体可以很容易地抵抗癌症药物，包括端粒酶抑制剂。在没有癌症的情况下放慢衰老的前景有些容易估计。在小鼠中，删除衰老细胞或给予端粒酶 （基因治疗）均使寿命增加20％左右 – 尽管技术效率不高。可能在某些时候，其他老化机制，例如受损蛋白质的积累，开始发挥作用。
但如果我们设法阻止由使用端粒酶活化的衰老细胞引起的老化，我们可以开始全力以赴解决这些额外的老化过程。我们有充分的理由乐观地认为，我们很快可以活得比我们今天更长，更健康。