5策略两篇Science论文：冬眠的“超能力”被锁在人类DNA中，解除锁定有望逆转阿尔茨海默病、糖尿病等疾病

撰文丨王聪5策略

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

冬眠的动物具有极强的适应能力，它们可以数月不吃不喝，肌肉不会萎缩，体温降至接近冰点，新陈代谢和大脑活动也变得极其缓慢。当它们从冬眠中苏醒时，能够从类似于 2 型、阿尔茨海默病和中风等危险的健康变化中恢复过来。

2025 年 7 月 31 日，国际顶尖学术期刊Science同期发表了两篇论文，这两项研究表明，冬眠动物的超能力可能隐藏在我们人类的 DNA 中，并为如何解锁这些超能力提供了线索，这为有朝一日开发出能够逆转神经退行性疾病和糖尿病的治疗方法打开了大门。

这两项研究均来自犹他大学Christopher Gregg团队，论文题目分别是：Genomic convergence in hibernating mammals elucidates the genetics of metabolic regulation in the hypothalamus；Conserved noncoding cis elements associated with hibernation modulate metabolic and behavioral adaptations in mice。

代谢调控对于健康和疾病的许多方面都至关重要。这两篇论文通过研究与冬眠相关的基因变化，探究了哺乳动物代谢控制的遗传基础。

在第一项研究中，研究团队对非冬眠小鼠和冬眠松鼠的基因表达和染色质动态进行了比较分析，重点关注下丘脑这一参与代谢适应的大脑区域5策略，进而确定了与冬眠生活方式的形成相关的一组趋同的顺式调控元件（CRE）。在第二项研究中，研究团队对其中一些 CRE 进行了靶向删除，确定了这些特定的改变如何转化为不同的代谢和行为表型。这两项研究结果表明，CRE 可能也在调控人体新陈代谢方面发挥着重要作用。

代谢与肥胖的遗传学

研究团队发现，与肥胖相关的FTO基因座的基因簇在冬眠动物的能力中发挥着重要作用。有趣的是，人类也有这些基因。

论文通讯作者、犹他大学健康中心的Christopher Gregg教授表示，FTO 基因座引人注目的地方在于，它是人类肥胖的最强遗传风险因素。而冬眠动物似乎能够以新的方式利用 FTO 基因座的基因，从而为自己带来好处。

研究团队发现了一些靠近 FTO 基因座的冬眠动物特有的 DNA 区域，这些区域能够调控邻近基因的活性，使其增强或减弱。研究团队推测，通过调整包括 FTO 基因座内或其附近的基因活性，冬眠动物能够在入冬前迅速增肥，然后在整个冬眠期间缓慢消耗脂肪储备以获取能量。

事实上，位于 FTO 基因座之外的冬眠动物特有的调控区域，对于调节新陈代谢似乎至关重要。当研究团队在小鼠身上对那些冬眠动物特有的区域进行基因突变时，他们发现小鼠的体重和新陈代谢发生了变化。一些基因突变在特定饮食条件下加快或减缓了体重增加的速度；还有一些基因突变影响了从类似冬眠的状态恢复体温的能力，或者提高了或降低了整体的新陈代谢率。

有趣的是，该研究发现的冬眠动物特有的 DNA 区域本身并非编码基因，而是一些基因调控序列——顺式调控元件（CRE），这些调控序列与附近的基因接触，从而上调或下调基因的表达，就像一位乐队指挥在微调众多乐手的音量。这意味着，改变冬眠动物单个特有的 DNA 区域就会产生广泛的影响，远远超出了 FTO 基因座的范围。例如，敲除其中一个看似无足轻重的 DNA 区域，会导致数百个基因表达活性的改变。

研究团队表示5策略，了解冬眠动物的代谢灵活性可能会为人类代谢紊乱（例如 2 型糖尿病）带来更好的治疗方法。如果我们人类能够能像冬眠动物那样更好地调控自身基因，或许就能像冬眠动物从冬眠中苏醒恢复到正常代谢状态那样克服 2 型糖尿病。

揭开冬眠的调控机制

在海量 DNA 序列中寻找可能使动物冬眠的 DNA 区域，就如同大海捞针。为了缩小范围，研究团队使用了多种独立的全基因组技术来探究哪些 DNA 区域可能与冬眠有关。然后，他们开始寻找每种技术所得结果之间的重叠部分。

首先，他们寻找了那些大多数哺乳动物都有、但在冬眠动物身上最近发生了变化的 DNA 区域。研究团队指出，如果一个 DNA 区域在超过 1 亿年的时间里在不同物种间的差异不大，但在冬眠哺乳动物身上却迅速且显著地发生了变化，那么这个 DNA 区域显然与冬眠密切相关。

为了弄清楚冬眠背后的生物学过程，研究团队检测并识别出了在小鼠禁食期间上调或下调的基因，这些基因会引发与类似于冬眠的代谢变化。接下来，他们找到了调控这些禁食诱导的基因活性变化的“枢纽”基因。

研究团队发现，许多冬眠动物近期发生变化的 DNA 区域似乎也与这些“枢纽”基因相互作用。因此，研究团队推测，冬眠的进化需要对“枢纽”基因的调控机制进行特定的改变。这些控制机制包含一系列 DNA 元件，这也是未来研究的重点方向。

唤醒人类潜能

大多数冬眠相关的基因组变化似乎“破坏”了特定 DNA 片段的功能，而非赋予其新的功能。这暗示冬眠动物可能摆脱了那些原本会限制其极度灵活的代谢控制能力的约束。

换句话说，人类的“恒温器”可能被锁定在一个狭窄的持续能量消耗范围内。而对于冬眠动物来说，这种锁定可能已经不存在了。

通俗一些来说，人类的代谢调控系统就像一个“恒温器”，让人体保持恒温，其被“锁定”在一个狭窄的持续能量消耗范围，因此，人类必须通过持续进食、产热来维持高能耗状态，无法像冬眠动物那样经体温降至接近冰点的低能耗模式。而对于冬眠动物来说，它们的“锁定”被移除了，从而能够活跃代谢与冬眠状态间自由切换。

冬眠动物能够逆转神经退行性病变，避免肌肉萎缩，即便体重大幅波动也能保持健康，而且衰老速度减缓，寿命延长。研究团队认为，这两项研究表明，人类同样具备了类似冬眠动物超能力所需的遗传密码，如果我们能够找到并绕过其调控开关，就能够“解锁”人类的类似于冬眠动物的适应能力，从而帮助改善和治疗年龄相关的疾病，甚至延长寿命。

论文链接：

1. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp4025

2. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp4701

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