20世纪后期,在老年学研究中引入分子生物学与细胞生物学理论与技术,为衰老机制及老年病防治的基础策略研究带来了勃勃生机。近年来，研究者已从多个物种找到了与衰老有关的基因。在人类衰老相关疾病方面,已证明Werner早老综合征是因WRN基因突变所致。该基因是一种DNA解旋酶基因。在老年病研究方面,已发现严重危害老年人身心健康的Alzheimer病(AD)至少与5种基因及其产物相关^〔1〕。随着我国进入老龄化社会,人们对医学老年学更为关切。由此带来机遇的同时,也带来了更多的期待与挑战。

一、机遇

分子生物学是需要高投入的研究领域。近年来我国老年医学、生物学研究渐成规模^〔2，3〕。国家自然科学基金有关资助项目每年多达10余项,衰老分子机制研究等项目还连续获得了重点资助。老年流行病学、老年性痴呆、帕金森病、糖尿病、骨质疏松等已纳入医学科技攻关范畴。随着我国研究人员的努力和相关科研投入的增加,分子生物学理念与技术在衰老研究领域中的应用已有相当的深度与广度。

近年衰老机制研究的前沿已进入了“基因”时代。细胞中是否存在调控衰老进程与寿限的“长寿基因(longevity genes)”与“衰老基因(gerontogenes)”，是国际上目前探索的热点。分离、克隆衰老相关基因,弄清其功能、调控、影响因素是弄清衰老机制的一条必由之路。抑制“衰老基因”，促进“长寿基因”当可延缓衰老。

据认为人染色体1、4、6、7、11、18与X皆与衰老有关。人类衰老相关基因的探索已有相当的基础。作为世界人口第一大国,按初步估计我国百岁以上的长寿老人已达万人，保护和利用好我国得天独厚的基因资源是当务之急。长寿家系，老年病相关遗传家系的建立，将为我国衰老分子生物学研究走向世界提供良机，作出我国的独特贡献。

在应用方面，我国对衰老分子生物学的需求是显而易见的,如延缓衰老的中药研究在我国方兴未艾。这类中药要获得国际认可,首先需要研究工作的现代化。分子生物学理念与技术的融入可为我国延缓衰老的中药现代化提供必要的技术和知识资源。

新技术是推进科学发展的原动力。近年开拓的多项技术已为衰老分子生物学的发展提供了有力的武器。差异显示法、抑制性消减杂交(SSH)、cDNA末端快速扩增技术(RACE)、生物信息学技术的建立,为分离、克隆衰老相关基因,探索其功能带来了诸多便利;定位克隆技术的发展，有利于老年病相关基因的探索;酵母双杂交系统可用于确定蛋白质-蛋白质相互作用,研究蛋白质的连锁关系，寻找已知基因的上下游相关基因;增强型绿色荧光蛋白（或其cDNA）可作为标记物或报告基因，研究衰老过程中基因调控或基因产物的细胞内定位;基因转移技术与基因剔除术可用于衰老相关基因或其产物的功能分析^〔4〕。生物芯片是一项对生物信号进行快速同步分析的技术。其中的cDNA芯片（或称为微阵列）一次可分析万个以上基因的表达。利用DNA芯片可研究衰老过程基因的表达谱,筛选新基因。推广和建立分子生物学新技术虽是衰老分子生物学发展的需要,相关学科的新技术亦值得重视。例如,多能干细胞作为1999年的重大科学发现^〔5〕，在组织修复、器官替换等老年病治疗方面有何应用前景?分子生物学对此如何参与?值得探讨。

二、挑战

老年病多种多样,防不胜防,给个人、家庭和社会带来了沉重负担。加紧老年病防治的基础策略研究是当务之急。

衰老是一连串基因激活和阻抑,通过基因产物的相互作用,与内、外环境交互影响的结果。犹如肿瘤发病过程中癌基因与抑癌基因、凋亡过程中促凋亡基因与抑凋亡基因相互制约一样,衰老相关基因亦应有正(“长寿基因”)、负(“衰老基因”)之分。衰老相关基因很可能是一个庞大的基因群。鉴于目前尚未获得国际上公认与人类细胞正常衰老相关的基因，因而其寻找工作任重道远,尤需多角度、多途径进行探索。

模式生物如酵母、线虫、果蝇寿命较短,基因组较小,易于操作。所获信息对阐明人类基因功能有重要作用。与人类遗传病有关的有缺陷的蛋白质,即使与最简单的真核生物(酵母)相比,尚有一半左右与其有同源性。由于酵母、线虫的基因组序列已确定;研究它们,对揭示细胞衰老相关基因,了解新基因功能,从蛋白质相互作用阐明其作用机制,都十分有利。Sohal等(1994、1995年)将Cu、Zn、超氧化物歧化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇，所得转基因果蝇中这两种基因比野生型(2个拷贝)多1个拷贝。它们的超氧化物歧化酶活性比野生型高26%，过氧化氢酶活性高73%。转基因果蝇不仅平均寿命延长1/3，最高寿限亦有所提高。然而,以上模式生物毕竟与哺乳类有所不同。Nabarra等(1997年)将超氧化物歧化酶基因转入小鼠,发现转基因小鼠的胸腺过早退化,并未延年益寿,而且可能造成免疫力下降。所以,模式生物(包括小鼠)在衰老研究方面虽有作用,其研究结论难以体现或反映人类的衰老。

老年医学学最终的服务对象是人。对人类整体的衰老进行分子生物学实验性研究,取材不易,耗时费力,困难重重。1961年Hayflick报道，正常人成纤维细胞进行体外培养,细胞可传代数有限,此称Hayflick极限，亦称最大分裂次数。因体外培养细胞在一定程度上可反映机体的衰老,虽然它难以完全体现活体整体状况,但目前仍不失为人类衰老实验模型中国际公认的最佳体系。所以,细胞体外培养体系与动物实验相互补充,也许是可供选择的方案之一。

除衰老相关基因、蛋白质糖基化和生物大分子交联等问题外,细胞衰老机制所需解决的问题还很多。已知衰老时某些基因低表达,某些基因超常表达,而且基因反应性下降^〔6,7〕,有些基因该开开不全,该关关不严。以往研究往往过于笼统,缺乏对典型基因的深入细致分析。对其出现调控变化的原因在顺式作用元件(位置、序列、甲基化状态)与反式作用因子(分子量、结合位置)^〔8〕进行深入研究至为必要。反之,国内外对细胞衰老的基因调控障碍的系统分析还不多见。

衰老时,细胞的增殖能力减退,甚至完全停滞,使功能细胞难以更新,脏器萎缩、机能衰退。同时,DNA损伤修复能力下降。氧自由基等损伤因素可使基因或其调控受损,加速衰老进程。凋亡是目前生物医学的研究热点。衰老时细胞是否易于凋亡或因细胞种类而异^〔9〕?亦待研究。研究衰老过程中出现突出变化(过表达或不表达)的基因(或基因群)对DNA损伤修复基因群,细胞生长相关基因群,凋亡相关基因群等生命活动重要基因的影响,对评估基因网络或某一基因群在细胞衰老中的作用,阐明细胞衰老机制至关重要^〔9〕。这类研究是目前衰老机制研究中的薄弱环节。

衰老时人体机能下降，包括对疾病的易感性增强。有人认为从这一角度看，某些与疾病有关的基因，亦可看作衰老基因。例如载脂蛋白（apo）E4水平升高时，发生冠状动脉心脏病与AD的可能性增高，由此影响寿命。迄今至少已发现5种基因的突变或多型性与AD有关^〔1〕。它们或多或少涉及AD的主要病理变化。这些AD相关基因包括21号染色体的淀粉样蛋白前体基因、14号染色体的早老蛋白1基因、1号染色体的早老蛋白(PS)2基因,19号染色体的apoE4基因和12号染色体的A2M基因。近年还发现帕金森病症候群或与tau蛋白基因突变有关,该基因突变可引起神经元死亡。此外，维生素D受体等位基因有B、b两种,位于人类12号染色体。bb型者骨密度高于BB型。维生素D受体基因为BB型的妇女骨密度低,停经后骨密度下降速度高于bb型,易于骨折。据认为,雌激素受体基因的多态性也与骨质疏松有关。总之,分子生物学在老年病发病机制与诊断、治疗方面的研究亟待开展。

三、值得注意的几个问题

1.有所为,有所不为：目前,基础性项目进行跟踪性研究,争当国内第一,已无意义。衡量基础研究要看创新,看国际大环境中的科学价值,已成共识。审视基础研究项目的为与不为,除项目本身意义外,判定其是跟踪还是探索,应是一大要点。基础研究是科技力量的储备,是发展应用研究的源泉。重视和加强基础研究,才有可能在国际上取得领先地位。如在从事基础研究的同时,加强应用意识,就会加速基础研究成果转化为应用效益。

2.分析的同时,不忘综合;研究分子和细胞的同时,不忘整体：生物体的衰老过程包含了整体衰老、器官衰老、细胞衰老,乃至生物大分子的衰老。老年医学的发展离不开分子生物学与细胞生物学。分析与综合、分子与细胞、细胞与整体必须相辅相成，不可偏废。

3.热点与非热点：人类细胞衰老与细胞内染色体端区长度密切相关，端区已成为近10年来生物学中最热门的研究领域。目前认为人类细胞的分裂潜力由细胞内染色体上端区的长度决定的。端区缩短是引起人类细胞复制性衰老的重要原因。造成这种现象的是所有端区,还是特定染色体的端区?人类体细胞为何失去端粒酶活性?端粒酶活性调控有哪些途径?哪些靶点?这些都是国际上尚待解决的问题。这些问题的解决可为延缓衰老提供策略和方案。但应注意端粒酶也有其局限性^〔10〕。

今日的非热点可能是明日的热点，避免一窝蜂趋向是克服科研投入上浪费现象的要点之一。DNA（特别是线粒体DNA）并不象原先设想的那样稳定，细胞衰老时基因不稳定性增高,表现为线粒体DNA片段随增龄丢失^〔11〕,染色体断裂，DNA重排、缺失、扩增和微卫星不稳定性增加等。DNA甲基化程度、人类基因组中反转录转座子与基因不稳定性有关，它们与衰老进程有何联系?近年来发现DNA损伤引起的突变随龄增加,不仅与衰老进程有关,还与某些老年病相关。基因不稳定性增高可使基因或