纽约哥伦比亚大学的美国科学家取得了一项可能在未来对医学产生重大影响的发现。在研究细菌的防御机制时，他们揭示了一个此前未知的系统，该系统能够生成新的 DNA 片段。其运作方式令人惊讶地类似于一种保护人类染色体免受损伤的酶。这项于 2026 年 10 月 12 日发表在顶级期刊《自然》上的研究成果，为对抗细胞衰老以及开发某些疾病的有效疗法开辟了新的可能性。
伟大的科学发现有时来自意想不到的地方。在本案例中，研究人员专注于细菌及其抵御病毒的能力。正是在研究这些简单生物时，他们发现了这一机制，未来或许能帮助保护人类细胞。
由哥伦比亚大学塞缪尔·斯特恩伯格教授领导的国际团队识别出了一个名为 DRT10 的新防御系统。该系统在细菌感染时被利用，其运作方式令科学家感到惊讶。
与已知的 CRISPR 系统不同（后者允许通过 DNA 干预来针对性地修改遗传信息），DRT10 能够根据 RNA 模板生成新的 DNA 片段。
正是这种能力在未来可能对基因工程和医学具有重大意义。
细菌向科学家展示了处理 DNA 的新方式
所发现机制的基础是一种名为逆转录酶的酶。其任务是依据存储在 RNA 分子中的信息来合成 DNA。
研究人员发现，DRT10 系统能够以这种方式生成长串重复的 DNA 片段。
“这是一个非常不寻常的系统，偏离了我们通常对基因工程的看法。”塞缪尔·斯特恩伯格教授表示。
他认为，新机制可为科学家提供不同的起点，用于开发修改细胞遗传信息的工具。
该发现也很有趣之处在于揭示了细菌抗病毒防御与保护人类染色体最重要的机制之一之间意想不到的联系。
发现的钥匙是端粒，它与衰老有关
在人体细胞中存在所谓的端粒。它们是位于染色体末端的 DNA 保护片段，有助于维持遗传信息的稳定性。
随着细胞的反复分裂，端粒会逐渐缩短。一旦达到临界长度，细胞可能停止分裂并进入被称为细胞衰老的状态。
此类细胞的积累与某些衰老过程以及年龄相关疾病的发展有关。
人体拥有一种名为端粒酶的酶，能够延长染色体末端的保护性 DNA 片段。然而，其活性在不同类型的细胞中有所不同。
美国科学家现已发现，新发现的细菌系统 DRT10 以令人惊讶的相似方式运作，如同端粒酶一般。
进一步分析还表明，这两种机制可能具有共同的进化起源。
这意味着某些染色体保护的基本原理早在远古时期就已形成，并与细菌最初用于抵御病毒的机制相关。
在人类细胞中已取得初步成功
研究并未止步于理论认识。斯特恩伯格团队已成功利用 DRT10 系统在人体细胞内直接生成人类的端粒 DNA 序列。
这是一个重要的实验结果，证实了细菌机制也能在人身体环境中发挥作用。
科学家目前正在研究是否可以将此方法用于延长端粒，从而可能延缓细胞进入衰老状态。
如果未来证实了这种可能性，可能会为与衰老相关的疾病研究开辟新途径。
研究人员还希望关注所谓的“端粒病”，即由维持端粒功能障碍引起的疾病。
然而目前尚未证明 DRT10 确实能够减缓人类细胞的衰老。迄今为止的实验是对这一可能性的初步验证。
癌症治疗也迎来新的希望
该发现的另一个潜在应用涉及现代肿瘤免疫疗法。
科学家特别指出一种名为 CAR-T 的治疗方法，该方法通过基因改造患者自身的免疫细胞，使其能够识别并攻击癌细胞。
研究人员正在探讨的问题之一是延长这些治疗性细胞的活性寿命的可能性。
如果能够在安全的前提下调控其端粒，根据科学家的观点，某些经过修饰的免疫细胞可能会保持更长时间的活性。
这种方法有望有助于改进癌症治疗方法。
但这目前仅是一种研究可能性。单纯延长端粒需要格外谨慎，因为端粒酶在肿瘤细胞的生物学中也起着重要作用。
该发现可能改变对生命演化的认识
除了潜在的医学应用外，这项研究还带来了关于进化的新见解。
通过比较不同酶类，科学家发现细菌防御机制与端粒酶属于同源的进化分支。
这些结果支持了一种假设：即产生重复 DNA 片段的能力可能存在于当今生物远古祖先中。
该机制后来在保护更复杂生命形式的染色体时获得了全新的功能。
Sternberg 教授表示，正是这一演化维度构成了研究中最引人入胜的部分。因为这项发现连接了两个看似遥远的世界——细菌抵御病毒与人类细胞遗传信息的保护。
尽管通往潜在医学应用的道路仍然漫长，但这些成果代表了基础生物学研究的重大进步。它们表明，即使是简单的生物体也可能蕴藏着有助于开发新治疗方法的机制。
Jaroslav Holý