利用微小缓步动物改善人类 DNA 修复

缓步动物是一种微观动物，可以抵抗多种极端环境条件，包括高强度电离辐射。 一项研究表明，这种抵抗力是通过效率极高的酶促 DNA 修复系统实现的，该系统可以为人类疾病的治疗提供灵感。

在地球生命的进化过程中，所有物种都必须获得能够最大限度地提高生存概率并将基因传递给后代的特征。

从科学的角度来看，人们对研究这些适应机制有着极大的兴趣，不仅是为了提高我们对周围世界的了解，而且是为了确定某些可用于治疗影响人类的疾病的分子过程。

无敌熊崽！

缓步动物就是一个很好的例子，虽然在进化上与人类相去甚远，但它拥有一些具有治疗潜力的有趣特征。

缓步动物绰号“水熊”，是一种微小动物（长度在 0.1 至 1.5 毫米之间），对多种极端环境条件具有令人难以置信的抵抗力，无论是极端温度（-270°C 至 +150°C），对所有生物体都是致命的，没有大气压或相反的压倒性压力，没有水和食物，甚至没有高强度电离辐射（X射线或紫外线）。

最后一个案例特别有趣：研究表明，缓步动物可以在 5000-6000 戈瑞 (Gy) 的辐射下生存，即比人类致死剂量高 1000 倍。

大规模修复

最近的一项研究使人们更好地了解了这种辐射适应的生化机制。 ⁽¹⁾ 在这项研究中，研究人员首先观察到一种缓步动物的暴露（希普斯比乌斯模型）在高剂量的伽马辐射（4360 Gy）下，短期内对其 DNA 造成了相当大的损伤，但动物很快就恢复了，在接下来的 24 小时内完全修复了这些分子断裂。

进一步的分析表明，这种恢复与一些基因表达的增加有关，特别是参与 DNA 修复的酶的表达增加。

在某些情况下，这些基因表达的增加幅度非常大，这是此类研究中从未观察到的。 一些基因的水平在辐射后增加了300多倍，达到了与维持动物基本生物学功能相关的水平，这是非常罕见的。

高性能维修人员

一个重要的问题是，如果将这些参与缓步动物 DNA 修复和抗辐射的基因引入到另一种生物体的细胞中，是否能够发挥类似的保护功能。

研究人员获得的初步结果表明是的：使用细菌 大肠杆菌 作为模型，他们观察到这些基因的插入显着提高了细菌在大剂量伽马射线下的存活率，这表明它们足以赋予细菌对辐射的抵抗力，无论 DNA 的来源如何。

这些超高效的 DNA 修复酶可用于治疗某些涉及不可逆 DNA 损伤的人类病理，例如某些导致过早衰老的罕见遗传病，或用于修复在过度长时间的阳光照射后发生的突变 DNA。

这些修复酶还可用于在肿瘤治疗期间最大限度地减少放射治疗对肿瘤周围健康组织的副作用。

另一个例子表明，最简单的生命形式对于最复杂的生命形式的生存至关重要。

❖ (1) Clark-Hachtel CM 等人。 « 缓步动物 Hypsibius exemplaris 响应电离辐射，显着上调 DNA 修复途径基因 »。 电流。 生物。，发表于 2024 年 4 月 24 日。