在无菌培养箱中晒太阳的人类皮肤细胞簇，当二氧化碳水平下降或温度偏离 98.6 华氏度时，警报会随时响起，它们似乎被赋予了永恒的青春。在正常情况下，皮肤细胞会分裂约 50 到 70 次，然后迅速枯萎并停止分裂。但在加利福尼亚州门洛帕克生物技术公司 Geron 实验室近两年的时间里，这些基因改造过的细胞已接近 400 次分裂，仍未显示出衰老的迹象。它们只是不断增殖。
到目前为止，无休止地增殖的细胞只表明了一件事：癌症。但 Geron 生物化学家 Cal Harley 和细胞生物学家 Jerry Shay（在达拉斯德克萨斯大学西南医学中心拥有相同的实验室设置）表示，这些异常年轻的皮肤细胞仍未患癌。此外，Harley 和 Shay 希望他们在延长这些单个细胞在实验室中的寿命方面取得的成功，最终能为更多人健康、有活力的生活至 120 岁铺平道路。“试图使正常细胞永生化的驱动力之一是我们可能能够治疗或预防某些细胞衰老起关键作用的疾病的发作，”Harley 说。
他和 Shay 在他们插入皮肤细胞的一条 DNA 链触发了端粒酶的产生时，发现了他们的细胞青春之泉。端粒酶是一种天然存在于非常年轻的胚胎细胞中的酶。端粒酶可以修复 DNA 的片段，称为端粒，它们封住染色体的末端，防止其解开。细胞每次分裂时，其端粒都会变短，就像蜡烛芯在燃烧一样。当端粒缩短到临界长度时，细胞就会停止分裂。“端粒现在被认为是细胞衰老的时钟，”Harley 说。“端粒酶是能够倒转时钟的酶。它为我们提供了恢复衰老细胞增加的寿命、年轻的寿命的方法。”
年轻的细胞通过分泌胶原蛋白和弹性蛋白来帮助保持皮肤光滑有弹性，这些蛋白质制造商经常添加到乳液和乳霜中。但是当细胞停止分裂时，它们产生的这些蛋白质就少了；一些细胞会产生分解胶原蛋白的酶。结果，衰老的皮肤开始显得薄而有皱纹。当 Harley 和 Shay 改造的细胞开始产生端粒酶时，效果非常显著。“在几次倍增后，这些细胞中的端粒开始生长，在某些情况下相当显著，”Harley 说。随着端粒的延长，这些焕发活力的皮肤细胞也继续大量产生年轻的蛋白质。
理论上，使用永生化细胞的皮肤移植可以用柔软健康的年轻皮肤替换坚韧衰老的皮肤。一个不那么剧烈的方法可能是诱导皮肤细胞激活它们现有的、但休眠的端粒酶基因。“这是一种天然基因，存在于每个细胞中，但处于关闭状态，”Harley 说。“你可以尝试将端粒酶激活剂添加到乳霜中，”他建议。“它会穿透皮肤，进入细胞，并阻止它们衰老。”
Harley 和 Shay 希望端粒酶的美丽不仅仅是皮肤表面。该酶最潜在的用途之一是治疗动脉粥样硬化，即堵塞动脉的疤痕。来自动脉保护性内衬的永生化的内皮细胞簇在 Geron 实验室中茁壮成长。如今，当某人接受血管成形术刮除堵塞动脉中的污垢时，内皮衬里也会被刮掉。“老年患者，由于内皮细胞的衰老，他们的伤口愈合能力下降，”Harley 说。“如果我们能够利用清洁血管的相同类型的球囊导管输送年轻化的内皮细胞，我们认为我们可以实现问题的永久性解决方案。”
Harley 和 Shay 目前只研究了几种细胞类型，但他们最终计划针对的退行性疾病清单很长。例如，在某些类型的晚发性糖尿病中，人们没有足够的胰岛素生成细胞——胰腺的胰岛细胞。“如果我们能用一根细针取出胰腺的一个胰岛细胞，并将端粒酶引入该细胞怎么办？”Shay 说。“我们将把他们自己的胰岛细胞还给他们，就像他们是 20 岁的人一样。”类似的程序可以为烧伤患者再生皮肤，为艾滋病患者再生免疫细胞，为盲人再生视网膜细胞，或为对抗肌营养不良症再生肌肉细胞。“这是一个非常有力的发展方向，”Shay 说。
然而，在人体上测试这些技术仍然遥遥无期。确定触发细胞产生端粒酶的最佳方法是第一步。Harley 和 Shay 已经成功地工程化病毒，将端粒酶基因而非有害的病毒基因带入细胞。这在培养皿中效果很好，但当病毒进入活人时，它必须悄悄地绕过身体的防御来递送目标。
另一种递送方式是将端粒酶基因包裹在称为脂质体的脂肪分子囊中。这些微小的囊会与它们接触的细胞融合，并将它们的内容物倾倒到细胞中。“这就像一个微小的气泡融入一个大大的气泡，”Harley 说。由于他尚未完善这些方法，因此他不愿推测人们何时能够获得端粒酶疗法：“我可以说，如果我们能在我们有生之年无法实现，我们将非常失望。”
目前，癌症的阴影仍然笼罩着端粒酶的研究。几乎所有类型的人类癌细胞，而不是在端粒缩短时衰老或死亡，而是开启端粒酶基因并继续分裂。“我们面临一个看似矛盾的局面，”Shay 说。“端粒酶在所有癌细胞中都处于开启状态，但当我们向正常细胞中引入端粒酶时，它们就会永远活着，并且没有癌症。我该如何解释？把癌细胞想象成一辆失控的汽车。这辆车油门卡在地板上，刹车失灵，方向盘掉了，油箱里还有油。把端粒酶想象成燃料。我们出生时油箱就加满了油。随着年龄的增长，我们用光了这些燃料，当我们老了，我们就没有燃料了，车就开不动了。引入端粒酶能让这辆车继续行驶，但它不是癌细胞，因为我们还有正常的刹车、良好的油门和能正常工作的方向盘。仅仅在其他突变不存在的情况下添加端粒酶并不会导致癌症。如果我们向我们体内的每个细胞引入端粒酶，那么很可能有些细胞已经具有了所有其他易感突变，而它们要成为癌细胞所缺少的只是开启端粒酶。因此，它可能对癌症有利，但它不会导致癌症。”
端粒酶可能给一个异常、突变的细胞一个变成癌细胞所需的推动力的可能性意味着控制任何疗法的影响至关重要。“我们希望能够调控端粒酶，必要时将其关闭，”Harley 说。与此同时，几乎所有类型的人类癌细胞都会产生大量的端粒酶，这意味着它可以作为早期检测的标志物，用于那些尚未出现明显症状的人。例如，膀胱癌要到尿液中发现血液时才会显现，而此时疾病已经相对晚期。“研究表明，可以通过观察尿液中的细胞来检测端粒酶，”Shay 说。“作为体检的一部分，我们可能会接受端粒酶筛查。”
具有讽刺意味的是，学习如何关闭端粒酶可能比知道如何开启端粒酶带来更直接的健康进展。Harley 和 Shay 面临的最紧迫的任务是开发端粒酶抑制剂，这些分子可以与酶结合，并可能导致癌细胞停止复制。由于其迟发作用，Shay 认为这些抑制剂在预防标准化疗和放疗后经常发生的致命复发方面最有效。“所有这些技术最终都会杀死 99.9% 的癌细胞，”他解释道。“但如果有一个细胞逃脱并继续分裂，两到五年后它会卷土重来，并且可能对未来的任何治疗产生抗药性。我们建议在手术、化疗或放疗后，如果我们现在进行为期六个月的端粒酶抑制剂治疗，我们可能会预防或延缓这种复发。我认为这是一个非常令人兴奋的可能性。”
Harley 和 Shay 都坚称，他们最终关心的是人类生活的质量，而不是长寿。“重要的是我们不要活得更长，而是健康地衰老，”Shay 说。“一位名叫 Ernest Wydner 的著名医生曾说过，医学的宗旨应该是让人们尽可能晚地英年早逝。这就是驱动我思维方式的概念。”
