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延寿黑科技大观

本文就Primus本期文章中所提及的延寿黑科技进展进行更深入的介绍阐释:

1

AI 辅助疾病攻克

人工智能(AI)在医疗中应用深度学习,目前富集于蛋白三维结构预测、新分子生成和多模态病理影像解析方面,能够辅助识别新的疾病靶点、疾病分子机制,缩短诊断与药物研发周期。世界卫生组织指出,AI 已在诊断、临床护理和药物开发中发挥作用,未来有望推动数字医疗普惠[1]。

领域前沿进展:

1、2021年,DeepMind发布 AlphaFold2 对人类蛋白质组中超过2亿种蛋白结构的预测结果,极大地拓展了科研人员的靶点发现能力。在长寿领域,AI 同样展现威力[2];

2、2025年,科学家利用机器学习设计出可同时调控多条衰老通路的“多靶点”化合物。在模式生物秀丽线虫中,超过75%的受试化合物延长了寿命,其中一款使线虫寿命激增74%,成为该模型中最强效的延寿剂之一。这标志着AI 不再局限于单一靶点的新药发明,而开始有意设计“一药多靶”的抗衰老药物[3]。

  • AI 辅助技术能发现传统方法难以识别的衰老驱动因素,缩短药物研发周期和降低成本,有望更快推出针对年龄相关疾病 (如阿尔茨海默病、心血管疾病等) 的新药。这意味着如今50多岁的人群,或许在其步入高龄前即能享受AI 带来的新一代抗衰老疗法。

2

抗衰新型靶点药物开发

抗衰新型靶点药物开发是指能够针对诱导衰老基因、分子通路或衰老细胞进行精准治疗的药物的研发过程,这其中包含新型基因靶向药、化学小分子药和衰老细胞清除剂(Senolytics)的开发等[4][5]。

领域前沿进展:

1、2021年Broad Institute的David R. Liu团队利用腺嘌呤碱基编辑器(ABE)纠正了小鼠模型中导致早衰症的突变,显著延长了早衰小鼠的寿命[6],这为抗衰基因靶向药物提供全新的开发思路;

2、James Kirkland在2015年提出Senolytics的概念,他们发现某些化合物可选择性诱导衰老细胞凋亡,首批候选包括达沙替尼与天然黄酮类槲皮素的联用。2022年的一项开放性试验表明,间歇性服用达沙替尼+槲皮素对高危老年人的可行性和安全性良好。14名受试老年人在服药后未见严重不良反应,初步功能评估显示步速和认知等方面可能有所改善,这提示该疗法在人体中具有可行性[7];

3、2024年,Unity Biotechnology开发的靶向治疗糖尿病性黄斑水肿 (DME) 的UBX1325通过临床前和I期临床试验,结果显示UBX1325对于DME这种中老年失明主因疾病的治疗更有效持久[8]。

  • 新型抗衰靶点药物开发直接瞄准衰老和疾病发生的根源,对延长健康寿命能产生直接贡献:基因编辑靶向药物能实现治疗以往无法触及的遗传/基因疾病,大幅提升这类患者的预期寿命和生活质量;Senolytics有望解决衰老体内“顽固废料”,即衰老的细胞。

3

干细胞与再生医学

干细胞与再生医学是指利用工程学和生命科学手段来修复或再生受损的人体细胞、组织、器官或系统,以恢复其正常功能[9][10]。其中干细胞技术是核心:干细胞具有自我更新和分化为多种细胞类型的潜能,包含胚胎干细胞、成体干细胞以及诱导多能干细胞等类别。诱导多能干细胞(iPSC)尤其引人瞩目,它是由日本科学家山中伸弥于2006年首次开发出将小鼠及人体的成体体细胞“重编程”回胚胎态的方法[11][12]。

领域前沿进展:

1、2023至2025年,山中伸弥及高桥淳团队开展的全球首个iPSC来源多巴胺神经元移植帕金森病临床试验取得积极结果——接受移植的7名帕金森患者中,无一出现严重副作用,移植细胞在脑内存活并分泌多巴胺,部分患者的运动症状有所改善,同时该试验采用HLA部分匹配的同种异体iPSC来源细胞,但患者并未发生明显免疫排异或肿瘤形成。这表明iPSC移植在临床上是可行且安全的[13];

2、2022年,美国科研团队和初创公司3DBio Therapeutics 运用患者自身细胞3D生物打印了一个全尺寸的外耳软骨,并成功植入一位患小耳症的女性患者。术后新耳朵与患者另一只正常耳对称生长,且组织相容良好,这是世界上首例基于3D打印的活细胞植入物临床成功案例[14];

3、2022年,医学界公布了全球第三例、也是首例女性艾滋病功能性治愈者病例。“纽约病人”在治疗白血病时接受了特殊的双重干细胞移植,先由带有CCR5突变(对HIV天然抗性)的脐带血造血干细胞重建其免疫系统,并辅以成人供者骨髓移植支持移植后患者体内血细胞100%由抗HIV供体细胞构成,在停药37个月后体内已检测不到HIV病毒。这证明了通过干细胞移植彻底替换免疫系统可以清除体内艾滋病毒,实现功能性治愈[15]。

  • 干细胞与再生医学直接为组织、器官乃至人体系统功能的恢复提供了全新手段,对延长健康寿命意义重大。换言之。再生医学可以“修复”人体的“零部件”。

4

异种器官移植

异种器官移植 (Xenotransplantation) 是指将一种生物的器官或组织在经过基因编辑后,移植到另一种生物体内。在医疗领域通常特指将动物器官移植给人,以替代人类自身的器官功能。由于猪的生理解剖与人类相近且繁殖迅速,猪被认为是最理想的供体来源。因此当前异种移植研究多集中于“猪到人”移植。

领域前沿进展:

1、2023年,美国纽约大学Langone医学中心的Robert Montgomery团队在一例脑死亡患者体内移植猪肾,其功能保持了长达32天之久,没有免疫排斥,肾脏持续产生尿液和代谢产物。这是截至当时异种肾在人体内存活时间最长的记录,证明通过改造的猪肾具备至少一个月以上的稳定功能[16];

2、2022年1月,历史上第一例转基因猪心脏移植手术在马里兰大学医学中心实施。57岁的终末期心衰患者接受了一颗10基因编辑的猪心,这颗猪心在受者体内跳动了60天,患者最终于术后2个月去世,尸检发现猪心没有出现典型的急性排斥迹象[17]。2023年9月,马里兰大学团队实施了全球第二例转基因猪心脏移植,受者是一名58岁终末期心病患者,提供这颗心脏的猪被编辑了10个基因。异种器官移植患者术后存活了约40天;

3、2005年,加州大学伯克利分校的 Irina Conboy 等人就在 Nature 发表论文,通过“异体共生” (人工建立年轻小鼠和老年小鼠连体“双胞胎”,使它们共享血液、器官和环境) 的实验发现,年轻小鼠的血液能使老年小鼠肌肉组织和肝细胞再生,从而逆转了衰老的迹象。2023年,杜克大学、哈佛大学等联合团队的研究人员将年轻小鼠和年老小鼠进行了3个月时间的“异体共生”连接,并在解除连接后继续观察了2个月时间。结果显示,这一操作让老年小鼠的生理功能得到了改善,还将其寿命延长了10%,其血液和肝脏的表观遗传年龄也到了显著降低,而且这种返老还童效果在2个月后仍持续存在[18]。

  • 异种器官移植有望彻底改变因器官老化或疾病导致的生命期限,使器官衰竭不再是寿命上限的决定因素。相较再生医学是体内修复,异种移植则是直接替换。

5

表观遗传重编程

表观遗传重编程是指重置细胞的表观遗传状态,使已成熟、衰老的细胞恢复到更年轻或更原始的状态,从而逆转细胞的生理时钟。这通常通过引入特定细胞因子来实现,例如山中伸弥因子 (OSKM:Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc)。

领域前沿进展:

1、Juan Carlos Izpisua  Belmonte团队2016年在小鼠体内首次尝试周期性表达OSKM,成功延长了早衰模型小鼠的寿命,被视为表观遗传重编程抗衰老的开端[19];

2、2020年12月,David Sinclair团队首次证实在活体动物中通过OSK三因子部分重编程可以恢复老年视神经的功能[20];

3、2023年1月,David Sinclair团队提出“信息丢失论”,并证明让小鼠DNA遭受加速的表观遗传磨损会引发早衰,而再给其体内引入重编程因子则可扭转这种早衰迹象。他们通过可诱导的基因开关在小鼠体内周期性表达OSK,结果老鼠的多项组织机能指标(如肾脏滤过率、肌耐力等)得以改善,表观遗传年龄明显降低[21]。

  • 表观遗传重编程可说是直接瞄准了“细胞年轻化”这个延缓衰老的终极靶点,其意义在于从根本上逆转衰老过程而非仅治疗衰老结果。

6

脑机接口

脑机接口 (Brain-Computer Interface, BCI) 是在人为不使用正常神经肌肉输出通路的情况下,直接读取大脑信号并将其转换为控制指令的系统,建立起大脑与外部设备间的直接通讯链接,使大脑可以“用意念”控制计算机或机械肢体[22]。

领域前沿进展:

1、2024年,MIT的Hugh Herr团队在7名小腿截肢者体内重建“拮抗肌-肌肉电极”接口,实现对机器人小腿的连续肌电-神经混合控制。受试者最高步行速度提升41%,可自如上下坡、登楼梯,步态与健全人接近[23];

2、Grégoire Courtine团队于2023年创造性地开发了“脑-脊接口”,将大脑运动皮层植入电极捕捉想走路的念头,并无线传输至植入脊髓的刺激器,直接激活腿部神经通路。通过这套系统,一名高位截瘫患者在伤后多年首次能够借助助行器用意识控制双腿行走,甚至上下楼梯[24];

3、2023年,美国西弗吉尼亚大学医疗团队使用脑机接口技术,在轻中度阿尔茨海默病患者脑内实施海马-穹窿深部脑刺激 (ornix-hippocampal DBS),通过精确电刺激,激活负责记忆编码与回忆的神经通路。在一期临床试验 (8名患者,持续刺激1年) 中,患者的总体认知功能 (记忆和执行功能) 明显提升,脑部PET扫描显示大脑葡萄糖代谢率显著提高 (改善了脑代谢)[25]。

  • 脑机接口目前不一定能直接延长生物学寿命,但能通过提高残障人群、老年认知衰退人群的生活自主性、减少失能状态时间,有效地延长了健康寿命在人的生命历程中所占比例,这对于社会残障人群关怀以及人口老龄化背景下实现“长寿而不拖累”具有重要意义。

7

数字意识化

数字意识化指将人类的意识、记忆等以数字形式保存或运行的概念,即心智上传 (Mind Uploading)。这是一个目前仍停留在理论和科幻层面的前沿方向,涉及全脑仿真、生物-计算融合等技术。其核心设想是通过精细扫描和模拟大脑的全部神经连接和生化状态,在计算机上复制一个人的大脑功能,从而实现意识在数字介质中的延续[26][27]。

领域前沿进展:

1、2020年欧盟“人类脑计划”发布了一个逼真的数字大脑皮层模型,能够模拟出接近真实大脑皮层的一些动力学活动,这标志着大规模脑模拟迈出重要一步[28]。有研究估计,按当前算力发展,模拟整个小鼠大脑或可在2030年代实现,而人脑全模型可能要到本世纪中叶以后才有可能;

注:在笔者研究这个方向的期间,《Nature》杂志在今年一次性发布了7篇关于小鼠脑部结构与神经连接图谱的文章,这项突破性工作产生的数据集只覆盖了1立方毫米的小鼠脑皮层,但包含了84000个神经元、5亿个突触和总长5.4 km的神经纤维,这已经将绘制完整脑连接图谱的连接组学技术推向极限[30]。

2、2021年谷歌和哈佛的团队对一立方毫米的人脑皮层组织进行了详尽的电子显微镜扫描和3D重建,该微小脑块包含约5万个神经元及上亿突触。这是迄今最大规模的人脑连接组数据,为未来更大尺度的脑模拟奠定了数据基础[29]。

  • 数字意识化的终极意义在于打破生命和智能的有机束缚,其远景是实现生命信息的长存,尽管在可预见的技术范围内仍无法真正替代生物存在,但它为我们思考“永生”提供了全新维度。

Painted by AI

参考文献

[1]World Health Organization. “Harnessing Artificial Intelligence for Health.” WHO, 27 May 2024.

[2]Callaway, Ewen. “‘The entire protein universe’: AI predicts shape of nearly every known protein.” Nature, 28 July 2022.

[3]Avchaciov, Konstantin, et al. “AI‐Driven Identification of Exceptionally Efficacious Poly pharmacological Compounds.” Aging Cell, 2025

[4]Ledford, Heidi, and Ewen Callaway. “Pioneers of revolutionary CRISPR gene editing win chemistry Nobel.” Nature, 7 Oct 2020.

[5]Chaib, Selim, et al. “Cellular senescence and senolytics: the path to the clinic.” Nature Medicine 28.8 (2022): 1556–1568.

[6]Koblan, L.W., Erdos, M.R., Wilson, C. et al. In vivo base editing rescues Hutchinson–Gilford progeria syndrome in mice. Nature 589, 608–614 (2021).

[7]Millar, Courtney L et al.“A pilot study of senolytics to improve cognition and mobility in older adults at risk for Alzheimer's disease.” EBioMedicine vol. 113 (2025): 105612.

[8]Crespo-Garcia, S., Fournier, F., Diaz-Marin, R. et al. Therapeutic targeting of cellular senescence in diabetic macular edema: preclinical and phase 1 trial results. Nat Med 30, 443–454 (2024).

[9]Cossu, Giulio, et al. “Stem cells, regenerative medicine, and Prometheus.” The Lancet, vol. 391, no. 10123, 2018, pp. 883–885.

[10]Cossu, Giulio, et al. “Stem cells, regenerative medicine, and Prometheus.” The Lancet, vol. 391, no. 10123, 2018, pp. 883–885.

[11]Takahashi, K., and Yamanaka, S. (2006). Induction of pluripotent stem cells from embryonic mouse and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663-676.

[12]Takahashi, K., et al. (2007). Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 131, 861-872.

[13]Sawamoto, N., Doi, D., Nakanishi, E. et al. Phase I/II trial of iPS-cell-derived dopaminergic cells for Parkinson’s disease. Nature (2025).

[14]Devlin, Hannah. “Woman’s ear rebuilt with 3D-printed living tissue implant.” The Guardian, 2 June 2022.

[15]World Health Organization. “First case of HIV cure in a woman after stem cell transplantation reported at CROI 2022.” WHO News Release, 24 Mar. 2022.

[16]Montgomery, Robert A., et al. “Results of two cases of pig-to-human kidney xenotransplantation.” New England Journal of Medicine 386.20 (2022): 1889–1898.

[17]Griffith, Bartley P., et al. “Genetically modified porcine-to-human cardiac xenotransplantation.” New England Journal of Medicine 387.1 (2022): 35–44.

[18]Zhang, B., Lee, D.E., Trapp, A. et al. Multi-omic rejuvenation and lifespan extension on exposure to youthful circulation. Nat Aging 3, 948–964 (2023).

[19]Ocampo, Alejandro et al.“In Vivo Amelioration of Age-Associated Hallmarks by Partial Reprogramming.”Cell vol. 167,7 (2016).

[20]Lu, Yuancheng, et al. “Reprogramming to recover youthful epigenetic information and restore vision.” Nature 588.7836 (2020).

[21]Yang, Li-Huei, et al. “Loss of epigenetic information as a cause of mammalian aging.” Cell 186.2 (2023).

[22]Shih, Jerry J., et al. “Brain–Computer Interfaces in Medicine.” Mayo Clinic Proceedings 87.3 (2012): 268–279.

[23]Song, Hyungeun, et al.“Continuous Neural Control of a Bionic Limb Restores Biomimetic Gait after Amputation.”Nature Medicine, vol. 30, 2024, pp. 2010-2019.

[24]Lewis, Dyani. “Brain–spine interface allows paralysed man to walk using his thoughts.” Nature 618.7963 (2023): 18.

[25]Lozano, Andres M., et al. "Deep brain stimulation of the fornix in Alzheimer's disease improves cognition and reverses hippocampal atrophy." Science Translational Medicine, vol. 15, no. 685, 2023, eabp8743.

[26]“Mind uploading.” Wikipedia, last edited 2023.

[27]Ledford, Heidi. “Neurons in a dish learn to play Pong — what’s next?” Nature, 12 Oct 2022

[28]Igarashi, Jun. Future projections for mammalian whole-brain simulations based on technological trends in related fields.” Neuroscience research, S0168-0102(24)00138-X. 19 Nov. 2024.

[29]A Cubic Millimeter of a Human Brain Has Been Mapped in Spectacular Detail- SCI AM.

[30]Nature volume 640, No.8058, 2025.

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