David Grainger博士是Methuselah Health公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Methuselah)的首席執行官,他堅信蛋白質(zhì)穩定性,而不是過(guò)去的抗衰老研究所認為的DNA穩定性,是理解人類(lèi)衰老時(shí)鐘的關(guān)鍵。
Methuselah是一家位于英國劍橋Barbraham的藥物開(kāi)發(fā)公司,專(zhuān)注于研究蛋白質(zhì)組不穩定性在與衰老有關(guān)的多種人類(lèi)疾病中的作用。衰老是許多中老年人重大疾病發(fā)生的基礎,這些迄今為止藥物治療效果不佳的疾病,是尚未滿(mǎn)足的醫療需求。
Methuselah的團隊已經(jīng)開(kāi)發(fā)了分析平臺,可以檢測許多不同蛋白質(zhì)的翻譯后修飾,開(kāi)發(fā)出鑒定衰老相關(guān)疾病發(fā)病機制的新靶點(diǎn)的方法。Methuselah由知名的生命科學(xué)風(fēng)投機構Medicxi創(chuàng )立。 除了領(lǐng)導Methuselah 公司,Grainger博士還是Medicxi風(fēng)投機構的共同創(chuàng )始人之一。
另外,他還參與創(chuàng )立了兩家公司,XO1(2015年被強生收購)和Funxional Therapeutics。Grainger博士在劍橋大學(xué)醫學(xué)院領(lǐng)導一個(gè)國際知名的研究團隊,他在國際著(zhù)名期刊上發(fā)表了80多篇第一作者的論文,包括Nature,Science和Nature Medicine。他還擁有150項授權和申請的專(zhuān)利,同時(shí)還是英國心臟基金會(huì )轉化獎委員會(huì )的主席。
記者最近采訪(fǎng)了Grainger博士,他向我們分享了Methuselah的臨床方向和目標,以及研究延長(cháng)人類(lèi)壽命的未來(lái)走向。
Q:您如何定義衰老?這是一種疾病嗎?或者是一組特定的疾???
David Grainger博士:簡(jiǎn)單理解,衰老是隨著(zhù)時(shí)間的流逝而發(fā)生的特征變化。就像一瓶上好的紅酒,這些變化可以是積極的,也可以是消極的。從某種意義上說(shuō),童年的成長(cháng)就是衰老——隨著(zhù)年齡的增長(cháng),個(gè)體的特征和能力也在發(fā)生變化。但是這種積極的變化通常被稱(chēng)為“成長(cháng)”,而“衰老”這個(gè)術(shù)語(yǔ),至少對人來(lái)說(shuō),是特指功能的退化。
幸運的是,有一個(gè)更簡(jiǎn)單的科學(xué)定義:衰老是人口死亡率隨時(shí)間的變化,這個(gè)變化體現在經(jīng)典的Gompertz方程中。很簡(jiǎn)單,隨著(zhù)年齡的增長(cháng),死亡的幾率就會(huì )增加,起初增長(cháng)率相當緩慢,但到了90歲,人類(lèi)的死亡率會(huì )呈指數級增長(cháng)。這個(gè)公式同時(shí)還描述了人類(lèi)的許多與年齡有關(guān)的退行性疾病的發(fā)生概率,如糖尿病,骨質(zhì)疏松癥或阿茲海默病。
所有衰老背后的生物學(xué)的一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題是,為什么應該如此?為什么我們的特征和能力在數十年內保持一致,然后非常劇烈地下降?編碼蛋白質(zhì)的DNA基本上保持不變,但我們?yōu)槭裁磿?huì )死亡?
在Methuselah,我們認為與年齡相關(guān)的疾病,以及最終的死亡,就像同一個(gè)基本過(guò)程的不同方面——神秘的,到目前為止無(wú)法解釋的生物過(guò)程導致了Gompertz曲線(xiàn)。我們的使命是理解基礎生物學(xué)原理,這樣我們就能夠進(jìn)行干預,防止與年齡有關(guān)的疾病,并最終延長(cháng)壽命。
Q:您公司的抗衰老技術(shù)是什么?你們如何應用這些技術(shù)?
David Grainger博士:我們的技術(shù)基于我們的科學(xué)創(chuàng )始人Miroslav Radman教授十多年前的一個(gè)驚人發(fā)現。Radman教授正在研究一種稱(chēng)為Deinococcus radiodurans的抗輻射細菌,并將其與常見(jiàn)的大腸桿菌暴露于大劑量輻射下進(jìn)行比較。
▲Miroslav Radman教授(圖片來(lái)源:EMBL)
當輻射大于1Gy γ射線(xiàn)時(shí),大腸桿菌的DNA會(huì )斷裂,蛋白質(zhì)被自由基氧化,細菌死亡。有趣的是,抗輻射細菌的DNA也會(huì )被1GY的γ輻射破壞,但是這種細菌會(huì )想辦法將斷裂的DNA拼接在一起并存活下來(lái)。它們能做到這一點(diǎn)的原因是它們的蛋白質(zhì)能夠抵抗氧化損傷。這告訴我們,蛋白質(zhì)穩定性,而不是DNA穩定性,是衰老的基本時(shí)鐘。
因此,Methuselah成立的目的是開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠以定量準確的方式尋找受損蛋白質(zhì)的平臺,因此我們可以檢驗衰老(和經(jīng)典Gompertz曲線(xiàn))起源于受損蛋白質(zhì)變異積累的假說(shuō)。如果我們能夠識別這些積累的受損變異,我們就有機會(huì )設計治療方案來(lái)預防或移除它們。
我們花了4年時(shí)間構建平臺,從患有各種年齡相關(guān)疾病的患者身上提取生物樣本,以確定阿茲海默病等疾病的發(fā)病原因,因為蛋白質(zhì)水平的損傷并沒(méi)有在基因組中編碼,導致傳統的遺傳學(xué)方法無(wú)法發(fā)現這些病因。
Q:你們的技術(shù)要實(shí)現什么目標?是為了改善生活質(zhì)量還是延長(cháng)平均壽命?
David Grainger博士:最終,我們希望Methuselah能夠延長(cháng)人類(lèi)平均壽命。我們相信能夠首次揭示為什么疾病和死亡的風(fēng)險會(huì )隨年齡呈指數級增長(cháng),并且我們相信有辦法減緩衰老的基本時(shí)鐘。
這樣做會(huì )提高生活質(zhì)量和平均壽命,因為減緩衰老的基本時(shí)鐘將延長(cháng)疾病發(fā)生風(fēng)險升高之前的時(shí)間。這與預防某種疾病癥狀的方法截然不同——預防可能會(huì )延長(cháng)壽命,但是,延長(cháng)的歲月仍然會(huì )受到年齡相關(guān)疾病的困擾。
靶向衰老的中心時(shí)鐘,幾十年來(lái),甚至幾個(gè)世紀以來(lái),一直是抗衰老科學(xué)的夢(mèng)想。但是在過(guò)去的五六十年里——可以說(shuō)是人類(lèi)歷史上唯一一個(gè)有足夠的科學(xué)能力來(lái)正確理解生物學(xué)的時(shí)期——聚焦DNA作為衰老中心時(shí)鐘使抗衰老研究止步不前。在Methuselah Health,我們稱(chēng)之為以DNA中心。
通過(guò)將這一焦點(diǎn)轉移到蛋白質(zhì)上,Radman教授已經(jīng)在該領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)展。實(shí)際上,Methuselah平臺就是望遠鏡,它使我們能夠發(fā)現蛋白質(zhì)穩定性及其在衰老中的作用。
Q:什么是以DNA為中心,為什么它是你們Methuselah Health的核心主題?
David Grainger博士:我們寫(xiě)過(guò)很多關(guān)于誤將DNA作為中心時(shí)鐘的報道。遺傳學(xué)在幫助我們理解某一類(lèi)疾病方面非常強大——當DNA的信息產(chǎn)生遺傳錯誤時(shí),疾病由于生物體發(fā)育不正常而產(chǎn)生。其中一些疾病可能發(fā)生在生命的后期(除了我們通常認為的“成長(cháng)”之外),但它們共同點(diǎn)在于未能以方式建立有機體。
但是,這些疾病從來(lái)沒(méi)有在人群中表現出Gompertz動(dòng)力學(xué)特征——在生命中特定十年里它們的發(fā)病率會(huì )達到頂峰,如果那時(shí)你還沒(méi)有患病,就可能永遠也不會(huì )患病。這與年齡相關(guān)的疾病非常不同,隨著(zhù)時(shí)間的推移,年齡相關(guān)疾病的發(fā)生概率會(huì )不可避免地增加。
由于遺傳學(xué)在確定這些“年齡無(wú)關(guān)”疾病的成因方面取得了成功,科學(xué)界認為,年齡相關(guān)性疾病也具有相似的或者更復雜的起源,更大范圍的基因研究(最終是整個(gè)人類(lèi)基因組測序)將揭示衰老的基本時(shí)鐘。
但是,第一個(gè)人類(lèi)基因組序列發(fā)表20年后,我們對生物衰老和與年齡相關(guān)疾病背后的機制的理解并沒(méi)有進(jìn)一步發(fā)展。
對我們來(lái)說(shuō),這種可怕的失敗是完全可以理解的。如果你找錯了地方,你可以永遠找不到想要的東西。通過(guò)將重點(diǎn)轉移到蛋白質(zhì)穩定性領(lǐng)域,我們認為已經(jīng)找到了支撐衰老和年齡相關(guān)疾病的核心機制。
Q:您能簡(jiǎn)單介紹一下Methuselah的理論嗎?即檢測蛋白質(zhì)組不穩定性可以幫助解開(kāi)一些與年齡有關(guān)的退行性疾病的奧秘,以及衰老本身的一些機制。
David Grainger博士:蛋白質(zhì)損傷在很大程度上被忽略是衰老的原因,因為假設只要DNA序列完好無(wú)損,就可以輕松制作新的蛋白質(zhì)拷貝。這在絕大多數情況下是正確的,因為受損蛋白質(zhì)比完好的蛋白質(zhì)更不穩定。很快,受損的蛋白質(zhì)會(huì )被清除和替換。
但偶爾,受損的蛋白質(zhì)比完好的蛋白質(zhì)具有更長(cháng)的半衰期?,F在發(fā)生了一些不希望的事情:逐漸地,隨著(zhù)時(shí)間的推移,受損變異體的比例增加,直到它開(kāi)始影響組織的功能。如果半衰期很長(cháng)(可能是因為受損的變異體錯誤地未被降解),那么即使基因序列保持不變,受損蛋白質(zhì)也可能占據主要地位。如果以DNA為中心的科學(xué)家意識到這種事情的發(fā)生是多么的容易,他們會(huì )非常震驚。
我們相信這些長(cháng)壽命的受損蛋白質(zhì)(我們稱(chēng)之為超穩定危險變異體或HSDVs)的積累是年齡相關(guān)疾病發(fā)展的基礎。通過(guò)應用Methuselah平臺,我們可以看到HSDVs,從而了解我們需要靶向哪些通路來(lái)預防這些疾病。
也許最令人興奮的是,HSDVs也可以解釋Gompertz曲線(xiàn)。如果HSDVs只會(huì )達到一個(gè)平衡水平(假設恒定的發(fā)生率和半衰期),將產(chǎn)生與時(shí)間無(wú)關(guān)的疾病發(fā)生率(如DNA突變引起的疾?。?,但如果HSDVs在蛋白質(zhì)轉化機制中累積,則可以建立一個(gè)反饋回路。由于受損蛋白質(zhì)在核糖體中積累,將降低翻譯的保真度,從而產(chǎn)生更多的受損蛋白質(zhì)。最終,核糖體將會(huì )只生產(chǎn)劣質(zhì)蛋白質(zhì)。
Methuselah有嚴謹的證據,證明生物衰老的中心時(shí)鐘是翻譯的保真度。一旦了解了基本的生物機制,就有機會(huì )介入。
Q:你們的商業(yè)模式與傳統生物技術(shù)或醫藥公司是否有不同?如果有,是什么區別?
David Grainger博士:沒(méi)有。理解衰老與理解任何其他生物過(guò)程沒(méi)有什么不同。開(kāi)發(fā)能預防與年齡相關(guān)的疾病,甚至延緩衰老的基本生物鐘的干預措施,與開(kāi)發(fā)傳統藥物沒(méi)有區別。唯一的區別在于我們在哪里尋找干預的靶點(diǎn)。
我們的問(wèn)題是我們揭示的核心機制的重要性。完全沒(méi)有理由擔心,從Methuselah平臺中獲得的洞見(jiàn)會(huì )提供預防許多常見(jiàn)疾病的靶點(diǎn),從動(dòng)脈粥樣硬化到骨關(guān)節炎,從糖尿病到自身免疫,從神經(jīng)退行性疾病到衰老本身。靶點(diǎn)太多會(huì )考驗一家全球化醫藥公司的能力,更不用說(shuō)小型生物技術(shù)公司了。因此,我們的商業(yè)模式是與醫藥公司在特定疾病領(lǐng)域建立合作伙伴關(guān)系,只要他們能夠幫助我們利用這些新生物學(xué)發(fā)現。
Q:你們已經(jīng)建立,或者說(shuō)希望建立什么樣的全球合作伙伴關(guān)系?
David Grainger博士:Methuselah非常幸運,由著(zhù)名的大型風(fēng)險投資公司Verily healthcare創(chuàng )立,擁有強生,葛蘭素史克,諾華和Google Verily風(fēng)投的投資,以及他們的科學(xué)顧問(wèn)委員會(huì )的成員。這些關(guān)系和資本支持了我們平臺的發(fā)展,使我們能夠將Radman教授對細菌的獨到見(jiàn)解轉化為一個(gè)統一的模型來(lái)解釋人類(lèi)的生物衰老。
展望未來(lái),我們目前正與多家全球領(lǐng)先的醫藥公司拓展戰略合作關(guān)系,為重大疾病尋求預防藥物,我們預計今年晚些時(shí)候將宣布這些合作。
Q:您預計抗衰老藥物多久可以上市?
David Grainger博士:在Methuselah開(kāi)始研究蛋白質(zhì)穩定性之前,由于不了解生物衰老的基本時(shí)鐘以及疾病和死亡的Gompertz動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)背后的原因,這個(gè)目標看起來(lái)遙不可及,預防年齡相關(guān)的退行性疾病都不可期待,更不用說(shuō)延長(cháng)壽命。
即使有了Methuselah平臺所提供的洞見(jiàn),我們也必須現實(shí)地認識到,發(fā)明能預防像阿茲海默病的疾病的藥物需要時(shí)間。如果我們提到的新靶點(diǎn)被發(fā)現了,可能需要十年時(shí)間才能看到第一個(gè)藥物被批準上市。不幸的是(從藥物開(kāi)發(fā)的角度來(lái)看),與年齡有關(guān)的疾病是緩慢地發(fā)生,這就增加了臨床試驗的規模和周期,雖然更深入地了解生物學(xué)機制有可能發(fā)現生物標志物來(lái)簡(jiǎn)化藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程,但是加快新藥上市的速度仍然有限。
的獎勵,也是的挑戰,將是利用這些洞見(jiàn)來(lái)設計一種安全調節(生物)衰老中心時(shí)鐘的干預措施。這種藥物可以延緩所有與年齡有關(guān)的疾病的風(fēng)險,使患者獲得多年無(wú)疾病的額外生命周期。但是臨床開(kāi)發(fā)的道路將更具挑戰性。Methuselah可能是人類(lèi)歷史上第一次了解衰老的生物學(xué)特性,從而設計出真正的長(cháng)生不老藥的公司,但即使如此,在未來(lái)的20年內,也很難看到這種藥物能夠用到患者身上。
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