在悠久的中醫歷史中，不乏有使用草藥延年益壽的嘗試。然而，找出在抗衰老中起效的單分子卻一直極具挑戰。
衰老發生在所有生物體中。除了造成不可逆轉的功能衰退，衰老細胞在組織和器官中的積累也會導致與衰老相關的疾病。據報道，延長壽命的藥物也可用於治療糖尿病和心血管疾病[1]。因此，尋找抗衰老藥物對延緩生理性衰老和治療衰老相關疾病都至關重要。
過去的二十年中，科學家們在衰老領域開展了大量研究， 但這些研究都集中於探索衰老信號通路，確定了mTOR1通路、SIRT1通路等[2,3]； 而通過干預測試程序（ITP）確定的可以延長小鼠壽命的化合物非常少。
在這個過程中最大的障礙，便是篩選延長壽命藥物的方法有限。目前廣泛使用的壽命評估模型主要是SIRT1體外測定法[4]、顯微操作酵母複製壽命評估法[5]；然而這兩者或是局限性較大，或是操作技術難度高。近年來開發的母體富集程序（MEP）為檢查液體培養模式生物的複製壽命提供了一種簡單的篩選方法。
在檢索了《本草綱目》、《千金藥方》、《神農本草》和《黃帝內經》等中醫藥典後，來自國立台灣大學解剖學和細胞生物學系的王淑慧領銜團隊，在著名期刊《自然通訊》發表重要研究成果。 他們利用MEP系統，鑑定了可能有助於延長壽命的一種中藥——補骨脂[7]。 他們從補骨脂中分離了多種化合物，並確定了其中一種化合物Corylin，能通過靶向Gtr1蛋白來延長高脂飲食喂養的老年小鼠的壽命。
芽殖酵母的壽命可以很容易地量化，是研究衰老最簡單的模式生物之一[6]。複製壽命是指一個酵母細胞在死亡之前所能分裂增殖的次數，即所能產生的子代細胞的個數。
為了確定延長芽殖酵母的壽命的藥物，王淑慧團隊利用MEP系統進行了篩選。據中醫記載，一些中草藥具有延長壽命的功效，是絕佳的候選藥物。
因此，他們檢索了國家健康保險研究資料庫（NHIRD）以及幾部藥典，選擇用於延長壽命和治療衰老相關疾病的中藥作為候選，如骨質疏鬆症、阿爾茨海默病等疾病。 在對這些中藥進行交叉對比並詢問臨床中醫師後，最終選取了33種單味中藥和6種中藥配方，並發現補骨脂的乙醇粗提物能延長芽殖酵母的複製壽命。
圖：33種單味中藥和6種中藥配方
鎖定了補骨脂這種草藥後，王淑慧團隊進一步對補骨脂進行成分分離，以探明是哪種成分在延長壽命中起效。首先，他們將補骨脂的乙醇粗提物分為了正己烷溶解部分和水溶解部分，這一操作分離了非極性化合物和極性化合物。
使用顯微操作酵母複製壽命評估法發現， 補骨脂乙醇提取物的正己烷部分在10μg/ml下可將酵母壽命延長20%。他們進一步研究了正己烷提取物延長壽命的機制，發現正己烷提取物通過Tor1依賴性途徑延長了酵母的複製壽命。
圖：補骨脂乙醇提取物的正己烷部分延長酵母壽命
接下來，他們從補骨脂的正己烷提取物中鑑定延長酵母複製壽命化合物。他們首先通過柱色譜法分離出了22種純化合物，隨後使用母體富集程序（MEP）進行鑑定。
結果表明， Corylin和新補骨脂異黃酮顯著增加了MEP系統中酵母的複製壽命。由於Corylin和新補骨脂異黃酮的碳鏈結構基本相同，且在正己烷餾分中Corylin含量是新補骨脂異黃酮的十倍，故Corylin被判定為是補骨脂的主要活性成分。 Corylin與Gtr1蛋白結合，抑制Tor1途徑活性，從而延長酵母的複製壽命。
圖：Corylin和新補骨脂異黃酮
為了進一步認識Corylin在哺乳動物中發揮的作用，王淑慧團隊研究了Corylin是否能延緩人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）的衰老過程。
在哺乳動物中，p21和SA-β-gal是複製衰竭的標誌。他們的研究發現， 在HUVECs晚期，在沒有Corylin的情況下p21和SA-β-gal的表達水平增加，這表明細胞周期停滯；而在Corylin處理下p21和SA-β-gal表達水平降低。這些數據表明，Corylin可改善哺乳動物細胞衰老。
最後，他們在高脂飲食小鼠模型中再次驗證了Corylin延長壽命的功效。結果顯示， Corylin在飲食中的添加顯著延長了高脂飲食喂養的老年小鼠的壽命，與對照組小鼠相比，Corylin喂養組小鼠在102周時的死亡率降低了20%。
除此之 外，他們還評估了Corylin喂養對年齡相關的機體功能障礙的影響。轉棒疲勞實驗顯示，與對照組相比，Corylin喂養的小鼠隨著年齡的增長具有更好的運動技能；Corylin喂養還介導了小鼠血脂參數的降低，這可能會改善衰老過程中代謝相關危險因素，有利於生理性衰老的正常進程。
圖：Corylin延長高脂飲食小鼠壽命
總的來說，王淑慧及其團隊提出了一種篩選和鑑定延長壽命化合物的有效方法。他們的研究表明，Corylin在芽殖酵母和細胞模型中具有延長壽命的特性，並通過促進HFD小鼠的抗應激能力來改善小鼠的健康狀況。期待這一發現能夠為衰老相關疾病和改善衰老做出貢獻。
參考資料：
【1】Madeo, F. et al. Caloric restriction mimetics against age-associated disease: targets, mechanisms, and therapeutic potential. Cell Metab. 29, 592–610 (2019).
【2】Madeo, F. et al. Caloric restriction mimetics against age-associated disease: targets, mechanisms, and therapeutic potential. Cell Metab. 29, 592–610 (2019).
【3】Tang, B. L. Sirt1 and the Mitochondria. Mol. Cells 39, 87–95 (2016).
【4】Cantó, C. & Auwerx, J. Targeting SIRT1 to improve metabolism: all you need is NAD(+)? Pharm. Rev. 64, 166–187 (2012).
【5】Zimmermann, A. et al. Yeast as a tool to identify anti-aging compounds. FEMS Yeast Res. 18, foy020 (2018).
【6】Lindstrom, D. L. & Gottschling, D. E. The mother enrichment program: a genetic system for facile replicative life span analysis in Saccharomyces cerevisiae. Genetics 183, 413–422 (2009). 1si-13si