超声“震碎”衰老细胞、拉伸破坏癌细胞，物理抗衰神奇在哪里？从抗感染开始，Linda J. Kenney教授的物理抗衰新征程

一篇论文，距离一种真正能够改变患者生活的新疗法，有多远？

对许多基础研究来说，走完这段距离可能需要数年、数十年甚至更久：实验室里的发现，要跨越验证、转化、产业化等层层关卡，才能真正走向现实。而能够主动跨越这条鸿沟的科学家，并不多见。

从宾夕法尼亚大学的博士课题，到伊利诺伊大学、新加坡国立大学机械生物学研究所的顶级实验室，再到如今出任前沿长寿生物技术公司Mechanobiologics, Inc.的总裁——Linda J. Kenney教授，或许就是这样一位勇敢打破学术与产业墙壁的履践者。

图注：Linda J. Kenney作为Mechanobiologics Inc.的总裁获得Influential Woman认证徽章[1]

幸运的是，在今年9月即将开幕的时光派第七届国际长寿论坛，我们有幸邀请到了这位兼具学术积淀与前沿产业视野的科学家，与大家分享她和她的团队的最新探索。在此之前，不妨先跟随派派，一起了解她的科研之路。

感染和衰老的关系

和我们预期的不同，Kenney教授一直以来的研究方向，其实格外基础甚至“太过学术”：病原体是如何感知宿主环境，并据此决定自己的行为

这样看确实很难懂。举个例子，老年人发生肺炎、尿路感染乃至败血症等感染性疾病的风险显著增加。大部分时候我们觉得是因为老人免疫力下降——免疫细胞数量和功能下降，使人体抵御病原体的能力减弱。

这当然有道理，但不全面：Kenney教授的研究显示，病原体本身就能够感知周围环境的变化，并根据这些信息调整自身的生存策略。换句话说，年轻人与老年人的身体摆在面前，病原体自己也会做选择。

图注：衰老的微环境会发生一系列重大的变化[3]

衰老带来的持续的慢性低度炎症、氧化应激增加以及组织微环境重塑，无一不悄然改变着病原体所面对的宿主环境。

Kenney教授团队以沙门氏菌为研究模型发现，当病原体进入巨噬细胞后，会感受到吞噬体内的酸性环境，并通过EnvZ/OmpR双组分调控系统，迅速启动毒力相关程序，帮助自身适应宿主环境并维持感染[4]。

图注：靠近活性位点的His12是病菌感知酸性微环境的关键分子开关[4]

也就是说，病原体能够主动识别宿主微环境的变化，然后把自己调整到更适应环境、能更好维持感染的状态。

不止如此，在感染建立之后，面对宿主体内复杂的压力变化，病原体还会进一步调整自己。

图注：颜色越接近条带的Ox，表明氧化应激更高。右侧为敲除cysK解毒基因组，可以看出失去解毒能力后，沙门氏菌会面临显然更高的氧化应激压力[5]

面对衰老宿主常见的高氧化应激，顽强的伤寒沙门氏菌特意演化出了一套“硫同化/半胱氨酸代谢通路”，通过维持细胞内氧化还原平衡等方式，提高自己的生存能力，以便维持感染和大量繁殖[5]。

几项研究串联起来，Kenney团队看到，病原体在不断变化的宿主条件下，都能顽强地维持感知环境、不断调整自身毒力和代谢策略的能力。

那么，然后呢？

物理信号，也是信号

这里要提到一个新的领域，和Kenney教授的研究、甚至后续的转型都大有关系——机械生物学（Mechanobiology）

前面说环境信号，信号有哪些呢？酸碱度、营养状态、炎症因子……这些是化学层面的，但还有一个，机械力。比如压缩力、拉伸力、剪切力，甚至超声

图注：LFU为低频超声组，提前接受低频超声的老年小鼠，肝脏病菌载量显著下降[6]

Kenney教授的团队将老年小鼠与年轻小鼠共同暴露于沙门氏菌感染下，而在感染前接受了低频超声物理照射的老年小鼠，感染程度大幅降低了[6]。

他们发现，超声波产生的微观机械振动作用于细胞，能够直接抑制mTOR等衰老相关通路，显著降低细胞内的氧化应激。

图注：低频超声（LFU）逆转免疫衰老的机制示意图[6]

更妙的是，低频超声还重新激活了衰老细胞释放关键趋化因子（如SDF-1、ICAM-1、CXCL1）的能力，它们能够重新招募免疫细胞来抵御感染，对整个衰老的免疫系统都有好处。

不过，低频超声疗法在抗衰老与重塑细胞活力上的突破，并非一朝一夕之功。

火炬的传递

“Together, we were better than the sum of our parts.”[7]

Mechanobiologics, Inc.由机械生物学领域的重要奠基者Michael Sheetz创立，和众多其他的生物技术公司不同，它并非单纯围绕一种设备或产品建立，而是希望将机械生物学数十年的基础研究成果进一步转化，探索机械刺激在治疗疾病和延长寿命中的应用[1]。

图注：Mechanobiologics, Inc.官网的首页[1]

2021年，基于癌细胞面对外部机械变形拥有与正常细胞不同的反应，Michael Sheetz的团队成功利用机械拉伸选择性诱导肿瘤细胞发生程序性死亡[8]。

这给出了机械力作为干预手段的最直接、最不绕弯子的应用，但拉伸毕竟很难应用于真实世界的患者——所以也走向了这里：低频超声

Michael Sheetz团队后续的研究证实，低频超声能够特异性激活变异细胞膜上的Piezo1钙离子通道，从而选择性诱导肿瘤细胞凋亡。该技术在患者来源的胰腺癌类器官及多种模型中展现出强劲杀伤力，而且对正常的健康组织影响很小[9]。

图注：低频超声对患者来源胰腺癌类器官的杀伤效果。上排为对照组，类器官结构完整；下排为干预组，类器官结构被破坏瓦解，并呈现大面积红色凋亡荧光[9]

由于Kenney教授和Michael Sheetz在二十多年前就认识并建立了深厚的合作关系，我们很难说是谁给了谁灵感，或是谁获得了谁的帮助。可后来我们都看到了，他们的方向汇聚到了一起。

“It is on the edge of disciplines where some of the most interesting stuff happens（诸多有趣的研究结果，往往发生在学科交汇之处）.”Kenney教授说。

图注：Michael Sheetz（左二）和Kenney教授（右二）的合照[7]

Michael Sheetz曾说，他希望自己的最后一段科研旅程，能够利用低频超声改善癌症与衰老相关疾病。在2025年他离世之后，这个公司连同这项使命共同交到了Kenney教授手里。

从理解环境，到主动利用环境，Kenney教授的研究不断跨越学科边界，也不断向真实世界的医学应用迈进。

结语

长寿科学不仅要回答“生命为何衰老”，更要拿出真正可行的转化方案。Kenney教授和Mechanobiologics的故事就是向着这样一个充满无限可能性的方向。

今年9月，Kenney教授将分享团队利用低频超声改善阿尔茨海默病模型病理改变、增强自噬、改善突触功能及代谢韧性的最新研究成果。

想要一窥物理力学疗法在抗衰老与阿尔茨海默病领域的最新前沿？想要与Kenney教授面对面交流“科研到产业”的转化经验？9月12-13日，时光派第七届国际长寿论坛即将盛大开幕！与来自全球的数十位衰老生物学、再生医学及长寿科技领域专家，共同探讨抗衰老研究的前沿进展！

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参考文献

[1] Mechanobiologics. (2026). Mechanobiologics.

https://www.mechanobiologics.com/

[2](2026). Nus.Edu.Sg. https://www.mbi.nus.edu.sg/linda-j-kenney/

[3]Yin, Y., Chen, H., Wang, Y., Zhang, L., & Wang, X. (2021). Roles of extracellular vesicles in the aging microenvironment and age-related diseases. Journal of extracellular vesicles, 10(12), e12154. https://doi.org/10.1002/jev2.12154

[4]Shetty, D., & Kenney, L. J. (2023). A pH-sensitive switch activates virulence in Salmonella. eLife, 12, e85690. https://doi.org/10.7554/eLife.85690

[5]Fernandez, M., Yamanaka, Y., Zangoui, P., White, M. A., & Kenney, L. J. (2025). The sulfur assimilation pathway mitigates redox stress from acidic pH in Salmonella Typhi H58. mBio, 16(7), e0046725. https://doi.org/10.1128/mbio.00467-25

[6]Zangoui, P., Singh, E., Sheetz, M. P., & Kenney, L. J. (2025). Low-frequency ultrasound treatment reduces susceptibility to Salmonella infection in aged mice. Journal of bacteriology, 207(9), e0017625. https://doi.org/10.1128/jb.00176-25

[7]Kenney, L. J., Vale, R. D., & Spudich, J. A. (2025). Michael Patrick Sheetz, 1946–2025, a devotee of and major contributor to membrane and cytoskeletal biology. Molecular Biology of the Cell, 36(8). https://doi.org/10.1091/mbc.e25-05-0208

[8]Tijore, A., Yao, M., Wang, Y. H., Hariharan, A., Nematbakhsh, Y., Lee Doss, B., Lim, C. T., & Sheetz, M. (2021). Selective killing of transformed cells by mechanical stretch. Biomaterials, 275, 120866. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120866

[9]Tijore, A., Margadant, F., Dwivedi, N., Morgan, L., Yao, M., Hariharan, A., Chew, C. A. Z., Powell, S., Bonney, G. K., & Sheetz, M. (2024). Ultrasound-mediated mechanical forces activate selective tumor cell apoptosis. Bioengineering & translational medicine, 10(2), e10737. https://doi.org/10.1002/btm2.10737