Science揭示具备治疗功能的僵尸细胞，可刺激干细胞生长修复组织

机体衰老与人体中的细胞、组织或器官的老化过程息息相关。随着时间的推移，细胞逐渐丧失增殖与分化能力，相关的生理功能也逐渐发生衰退。不幸的是，衰老细胞也将伴随着该过程诞生。

衰老细胞也被称为僵尸细胞，它们不会再进行分裂，却也不会“死亡”。“它们会永远留在你的身体里。”明尼苏达大学生物化学、分子生物学和生物物理学教授 Paul Robbins 此前介绍道，这些细胞会释放某些分子从而引发炎症，甚至损害其它细胞。一些早期的证据表明，衰老细胞的积累与痴呆、动脉粥样硬化、癌症、糖尿病和关节炎等疾病相关。因此，一种简单粗暴、快速高效的衰老研究细分领域——衰老细胞清除（senolytics）疗法出现了，并且有多项 senolytics 药物被发现并进入临床研究。

日前，来自加州大学旧金山分校的一项研究带来了新的见解：并非所有衰老细胞都是有害的“僵尸”。该研究发现，其中一些衰老细胞能够嵌入年轻、健康的组织中，促进正常的损伤修复。该研究已发表于 Science 杂志。

（来源：Science）

研究人员发现，在与肺上皮干细胞相邻的基底膜中存在表达了某种细胞衰老生物标志物（p16INK4a）的成纤维细胞。虽然该类细胞具备衰老特征，但其具备更强的感知组织炎症的能力，并且能够通过 p16INK4a 的表达以增强上皮再生能力。该项研究表明，表达衰老标志物 p16INK4a 的成纤维细胞具备针对于验证的监测能力，并且可以促进组织再生。

该研究的通讯作者，来自加州大学旧金山分校巴克衰老研究所、肺科和重症监护部医学系的副教授 Tien Peng 表示：“衰老细胞可以占据干细胞生态位中的‘特权’位置，作为‘哨兵’监测组织的损伤并通过刺激附近的干细胞生长和启动修复来做出反应。”

“点亮”衰老细胞，发现“僵尸”新作用

长期以来，针对衰老细胞的研究困难重重。其中一个主要的挑战在于，衰老的生物标志物（例如基因 p16，也称为 p16INK4a）通常非常稀少，因此很难检测到衰老细胞。

p16INK4a 是由 CDKN2A（Cyclin-dependent kinase 2a）位点编码的肿瘤抑制因子，在体外培养的细胞系中能够促进衰老。

部分早期研究表明，在建立了 p16INK4a 启动子驱动荧光素酶表达的动物模型中发现 p16INK4a 的转录增加与衰老和伤口修复有关。但是由于检测工具的缺乏，p16INK4a 细胞在其组织内细胞生态系统中的作用仍不明确。

在最新研究中，团队改进了一种将 p16 基因与绿色荧光蛋白（GFP）融合的通用技术 INKBRITE，该技术可以通过人工染色的方式在紫外线下揭示携带目标细胞的位置。通过增强衰老细胞中绿色荧光蛋白的数量和稳定性，从而放大荧光信号，最终使研究人员能够在活组织中看到衰老细胞。

▲图丨INKBRITE 在体内识别具有衰老特征的 p16INK4a 细胞（来源：Science）

基于改良的检测工具，研究人员发现衰老细胞在年轻和健康组织中的存在数量比从前想象的更多。并且在出生后不久就开始出现，此时携带 p16INK4a 的成纤维细胞构成了一个稳定、组织固定的细胞群体。

而在针对于肺组织的研究中，研究团队观察到绿色发光的衰老细胞位于基底膜上的干细胞旁边，该细胞可作为阻止外来细胞和有害化学物质进入体内的屏障。

另一方面，研究人员发现被 GFP 标记的细胞存在异质性表达，因此研究者将该群细胞依据 GFP 的表达量分为 GFPhi 高表达细胞以及 GFPlo 低表达细胞。进一步通过细胞分裂稀释染料处理发现，GFPhi 成纤维细胞的分裂更慢，也就是说，高基因表达量的细胞周期滞留时间更久，而这可能会与衰老以及静息状态相关。

另一方面，研究者通过萘（Naphthalene）损伤实验发现，GFPhi 免疫细胞数量增加。通过 p16INK4a 成纤维细胞转录特征进行分析发现，细胞中衰老相关的分泌表型（Senescence-associated secretory phenotype，SASP）增加，以刺激干细胞生长和修复组织。

▲图丨p16INK4a 成纤维细胞感知炎症刺激以增强上皮再生（来源：Science）

进一步通过相互作用组（NicheNet）分析发现，白介素 IL-1 家族高表达以促进干细胞损伤修复。而一旦通过慢病毒表达短发夹 RNA 靶向敲低 p16INK4a 成纤维细胞，则会抑制免疫响应、促进成纤维细胞增殖，并且抑制对于干细胞再生的促进作用。反向证实了该类衰老细胞能够起到修复组织的作用。

具备治疗功能的衰老细胞，或将成为制药新思路

自 2015 年，梅奥诊所的 James Kirkland 团队在 Aging Cell 上首次发表用于清除衰老细胞的 senolytics 药物——达沙替尼联用槲皮素以来，senolytics 疗法现已成为长寿领域最热门的选题之一。

Tien Peng 介绍道，科学家起初认为全部衰老细胞都是有害的，这是可以理解的。因为随着人们年龄的增长，衰老细胞逐渐积累并且不会像正常衰老细胞那样死亡，并且释放出形成衰老相关分泌表型（SASP）的炎症化合物混合物。而这些因素与阿尔茨海默病、关节炎和其他年龄相关疾病，包括癌症等密切相关。

因此，研究人员认为，使用靶向并杀死衰老细胞的药物，即清除动物体内的衰老细胞可以阻止或减少与年龄相关的疾病，并有助于延长寿命。虽然，清除衰老细胞并不等同于战胜“致衰因素”，也无法从根本上突破寿命上限甚至达到永生，但其抗衰老思路却十分直接。此后，研究实验室和制药公司的活动蓬勃发展，专注于发现和改进 senolytics 药物。

6 年之后，senolytics 家族已有数百种药物被发现并进入研究名单。然而其中最出名、“走得最远”的仍是最初的达沙替尼与槲皮素组合。除此之外，如漆黄素、BCL-XL 抑制剂等候选药物则在进一步的研究之后略显黯淡。

究其原因，当前 senolytics 药物仍存在众多问题：包括脱靶作用于非衰老细胞、无法系统性起效、以及长期治疗后出现的耐药性使衰老细胞更加顽固等。现在，Tien Peng 团队的研究进展或将为 senolytics 药物的靶向性提出更高的要求。

加州大学旧金山分校巴克衰老研究所所长、Stuart Lindsay 实验病理学教授 Leanne Jones 对此评价道，“这些研究表明，senolytics 研究应该专注于识别和精确靶向有害的衰老细胞，同时保护有用的细胞，”她表示，“我们有必要开发更精确的药物和小分子以靶向针对疾病，而不是与再生有关的特定衰老细胞亚群。”

Tien Peng 对此同样表示，“杀死衰老细胞是有危险的。一方面，当前研究表明，衰老细胞还具有激活干细胞修复以促进正常愈合的能力。另一方面，可以看出虽然 senolytics 可能会对正常修复产生不利影响，但它们也可能具备针对衰老细胞驱动病理干细胞所致疾病发挥作用的能力。”