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科学家致力研制人类冬眠药物

2018-12-14 11:03 来源:科技日报 参与互动 
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  用于医疗急救 助力太空探索
  科学家致力研制人类冬眠药物

  宇航员在执行长期探索任务时进入冬眠(概念图)图片来源:美国全国广播公司网站

  今日视点

  熊会冬眠,土拨鼠、松鼠、海龟和其它一些动物也会冬眠,但身为万物之灵的人类却不会——至少现在不会。

  不过,这种情况可能正在慢慢发生变化。据美国全国广播公司近日报道,深入探究动物冬眠基因的科学家认为,他们也许能让人类也释放出同样的生物超能力,这样的奇迹不仅有望提升医疗服务水平,也能帮助宇航员在沉睡中前往火星及其他深空目的地。

  冬眠能力或存在于人类基因内

  科学家认为,冬眠能力最先出现在第一代远祖哺乳动物——一种生活在6500万年前的毛茸茸的树栖动物身上,并最终传递给包括人类在内的绝大多数现代哺乳动物。如果这一设想是正确的,那么,冬眠的秘密可能潜伏在人类的基因组里。

  美国杜克大学研究冬眠现象的生物学家安妮·瑶德说:“这听起来像科幻小说才有的情节,但其中包含了绝对的生物学真理。我们运用了各种比较基因组学方法及其他手段来理解动物具有的这种普遍性。本领域几乎所有科研人员都认为,冬眠能力来自哺乳动物的先祖,只不过,现在大多数哺乳动物丧失了这种能力,或者只是没使用它。”

  不只延长睡眠还有保护作用

  冬眠不只是延长睡眠而已。冬眠会导致新陈代谢发生巨大变化,包括体温下降、心率下降和呼吸变慢。在冬眠的几周时间里,一些温血动物的体温会从37℃下降到3℃,每分钟的心跳只有区区几次,身体的能耗也会大幅下降。

  科学家尤其感兴趣的是,究竟是什么样的机制帮助冬眠动物在睡醒后迅速“满血复活”,避免人类卧床数周后就可能会出现的健康问题,比如骨质疏松、心血管问题和肌肉萎缩等。

  至少从2002年开始,急诊科医生就开始探索冬眠的保护作用:他们利用冰袋和冷却毯暂时降低心脏病、脑损伤、中风和休克患者的体温。仅仅把患者的体温降低几度,就能减缓新陈代谢,缓解肿胀,延缓通常因供血不足造成的脑细胞死亡,从而保护患者的大脑。

  但据美国威斯康星大学麦迪逊分校比较生物科学教授汉娜·凯丽介绍,科学家的目标是,用一种“自然、安全、可逆”的流程取代上述粗暴的冷却技术,因为这些技术有可能导致血液凝固并干扰免疫反应。

  凯丽的实验室正与美国福纳生物制药公司(简称福纳公司)合作,共享冬眠数据。福纳公司是一家致力于研究人类冬眠药物的初创公司。公司首席执行官阿什利·策恩德说:“我们正在研究人类冬眠药物的应用,这源于我们对动物如何熬过冬眠期的了解。”

  如果这样的研究取得成功,福纳公司希望用一种冬眠药物取代冰袋,这种药物能直接降低患者的新陈代谢水平,让其进入冬眠状态,这样,患者的身体自然就会温和地降温。

  解码冬眠秘密

  为发明冬眠特效药,科研人员必须首先确定,哪些基因在冬眠中被激活了。为此,福纳公司正与许多独立的冬眠研究小组联系,希望把不同冬眠动物的生物组织与新的基因组测序数据库相结合。

  该公司联合创始人、首席科学官凯蒂·格雷贝克对13只纹地松鼠的基因组序列进行了分析。结果发现,与其它冬眠动物(比如濒危的狐猴及潜在濒危的狗熊)相比,纹地松鼠更容易进行冬眠研究,当然,也有科研人员在研究狐猴与狗熊。

  美国德克萨斯大学西南医学中心博士后研究员威尔·伊斯拉埃尔森正在研究跳鼠的冬眠习性。他表示,不同的动物不一定拥有其物种专属的冬眠基因,恰恰相反,各种冬眠动物很可能拥有相同的与冬眠有关的基因,只不过,每个物种使用这些基因的方式略有不同。伊斯拉埃尔森说:“如果能够搞清楚这些基因的生物机理,以及这些动物如何调整这些基因,我们就能以医学为目的,在人类身上操纵它们。”

  助力宇宙探索

  在地球上,冬眠提供给人类和动物的福利也可为太空探索提供助力。太空工作室(SpaceWorks)公司是一家总部位于亚特兰大的航空航天工程公司。该公司目前已经获得美国国家航空航天局(NASA)的资助,希望厘清在为期6个月的前往火星的太空任务中,冬眠如何保护宇航员免受辐射伤害、骨骼和肌肉损失以及其他健康问题。

  该公司正在将所有研究结果编制成一份技术手册,介绍如何根据目前的急诊医疗程序,未来让宇航员进入休眠状态。

  太空工作室公司产科医生兼首席医疗顾问道格·托尔克表示,即使现代医学的“目标温度管理”方法未能让宇航员进入完全冬眠状态,仍然可以保护宇航员,并使未来的太空任务更经济实惠。因为降低大多数宇航员的代谢,可以减少食物需求以及活动空间需求,从而降低航天器的重量。

  托尔克解释说,目前,将每磅(约0.45公斤)重量送往太空的成本约为1万美元,因此,减轻航天器的载重量会让人类获益颇多,“这是工程问题的医疗解决方案”。

  人类冬眠能力的真正苏醒,仍然依赖前文提到的先祖哺乳动物理论被证明是正确的。未来某一天,冬眠的宇航员醒来后发现自己已准备进入火星轨道,那么,他们应该对这个已存在数百万年的生物超能力深表感谢。(科技日报北京10月24日电)

【编辑:左盛丹】

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