如何杀死让你变老的“僵尸”细胞 研究人员正在探索新方法

　　研究人员正在使用新分子、工程免疫细胞和基因疗法来杀死衰老细胞并治疗与年龄相关的疾病。

插图：PawełJonca

　　从肝脏到大脑，潜伏在您全身各处的是被称为衰老细胞的僵尸状实体。它们不再像以前那样分裂或发挥作用，但它们会抵抗死亡，并喷出有毒的生物信号，这些信号会减慢认知、增加虚弱并削弱免疫系统。最糟糕的是，随着年龄的增长，它们的数量会增加。

　　十多年来，研究人员一直试图看看是否可以用多种药物选择性地破坏这些细胞。在 2015 年发表的一项关键研究1中，明尼苏达州罗切斯特市梅奥诊所和佛罗里达州朱庇特市斯克里普斯研究所的一个团队发现，达沙替尼和槲皮素两种化合物的组合可以杀死老年小鼠的衰老细胞。这种治疗使老鼠不再那么虚弱，让它们的心脏恢复活力，并提高了它们的跑步耐力。这一发现为称为“senolytics”的新医学领域打开了大门。

　　现在，动物研究和人体临床试验的新结果为该领域增添了动力。在小鼠和猴子中，研究人员正在使用遗传工具重新编程并杀死衰老细胞。其他人正在设计衰老免疫细胞。大约 20 项临床试验正在进行中。研究人员正在测试可能具有抗衰老特性的新药物和重新利用的药物，希望能够对抗与年龄相关的疾病，包括阿尔茨海默病、肺病和慢性肾病。

　　“我相信 senolytics 将会对临床产生影响，”Unity Biotechnology 的首席执行官 Anirvan Ghosh 说道，该公司位于加利福尼亚州南旧金山，正在开发 senolytics。“我认为问题实际上是药物是什么样子以及第一个批准的药物是什么。”

　　僵尸细胞

　　1961 年，美国生物学家 Leonard Hayflick 和 Paul Moorhead 首次描述了衰老细胞，他们发现实验室培养皿中的人类细胞在死亡或进入细胞衰老的黄昏状态之前分裂不会超过 50 次左右2。在实验室中，分裂细胞可能需要数周时间才能衰老。但研究人员尚未揭示这一过程在体内需要多长时间、衰老细胞会持续多长时间以及是否所有细胞类型都会衰老。

　　除了达到细胞分裂的极限之外，其他因素也可能导致细胞衰老，例如身体损伤、营养不良或紫外线引起的 DNA 损伤。研究人员最初认为它的进化是为了防止受损细胞不受控制地复制并导致癌症。在某种程度上可能是这样，但细胞会留在体内而不是简单地死亡，例如通过称为细胞凋亡的受控细胞死亡程序，这是没有意义的。

　　研究人员最终发现，衰老细胞正在避免细胞凋亡，因此它们可以发挥作用，释放出强有力的炎症信号混合物——包括细胞因子白细胞介素6和干扰素γ——促使免疫系统清除受损细胞。这有助于为受损组织的再生和修复腾出空间。

　　这个过程一直有效，直到免疫系统随着年龄的增长而减弱，导致衰老细胞的积聚，引发过度的炎症。研究人员发现，衰老细胞的积累和与年龄相关的炎症与许多疾病相关，包括骨质疏松症、糖尿病、心脏病、肾病和阿尔茨海默病。对于该领域的许多科学家来说，这种认识促使他们从了解细胞正在做什么转向研究如何杀死它们。

　　打破平衡

　　senolytics 的一项关键策略涉及设计阻止衰老细胞抵抗细胞凋亡的药物。通常，细胞通过产生抗死亡蛋白来生存。用药物阻断这些可以迫使细胞死亡。

　　研究人员表示，Unity Biotechnology 处于这种方法的前沿。在 2 月份的一项研究3中，Ghosh 和他的同事发现，糖尿病小鼠的视网膜中的衰老细胞比健康小鼠的视网膜更丰富。研究小组预测，眼睛血管中的衰老细胞可能与糖尿病相关的视力丧失有关。

　　这种情况被称为糖尿病性黄斑水肿，是由高血糖引起的，会使脆弱的血管渗漏，尤其是老年人。眼部疾病是全球失明的主要原因，估计影响 2700 万成年人。但大约一半的患者从标准治疗中几乎没有获益，标准治疗使用的癌症药物最初是为了减缓血管生长而设计的。“存在未满足的需求，”戈什说。

　　研究人员设计了一种名为foseltuoclax的药物，可以阻断BCL-xL的作用，BCL-xL是一种关键的抗死亡蛋白，在衰老细胞中含量丰富。当他们将这种药物注射到糖尿病小鼠的眼睛中时，它杀死了视网膜血管中的衰老细胞，但没有杀死健康细胞3。戈什说：“我们看到了一种非常有选择性的淘汰。”。

　　这种 senolytic 药物可将糖尿病小鼠的视网膜血管渗漏减少约 50%。此外，与对照组相比，接受治疗的小鼠在视力测试中表现更好。接下来，团队转向人类。在一项 II 期试验中，研究人员向约 30 人的眼睛中单次注射了福司鲁克 (foselutoclax)。11 个月后，与接受安慰剂治疗的参与者相比，接受 senolytic 治疗的参与者在验光师图表上平均可以多阅读 5.6 个字母。

衰老小鼠肝细胞表达β-半乳糖苷酶（白色）和uPAR（黄色）。资料来源：纪念斯隆-凯特琳癌症中心

　　戈什说，几周后，一名参与者打电话给他，说治疗让她的生活变得轻松多了。另一位患者的色觉得到了快速改善。该团队预计在今年晚些时候发布结果，但与此同时，Unity 正在进行另一项 II 期试验，将 senolytic 与标准疗法进行比较。

　　研究人员表示，Unity 的结果很有希望。“我认为在未来五年内，我们可能会在诊所看到这种治疗糖尿病性黄斑水肿的疗法，”梅奥诊所研究衰老问题的桑迪普·科斯拉 (Sundeep Khosla) 说。

　　一些科学家不是从头开始制造 senolytics，而是测试已经存在的药物。其中包括在美国被批准用于癌症治疗的达沙替尼，以及两种市售的植物源化学物质，称为槲皮素和非瑟酮。后两者作为补充剂出售，可抑制炎症、促进大脑健康并降低患年龄相关疾病的风险。这些说法是基于啮齿类动物的研究，这些研究表明这些药物可以清除衰老细胞并减少炎症。

　　在 2019 年的一项研究5中，研究人员使用达沙替尼和槲皮素去除阿尔茨海默病小鼠模型中的衰老脑细胞。与接受安慰剂的小鼠相比，接受 senolytics 治疗的小鼠脑部炎症减少，记忆力提高。受这些来自小鼠的有希望的数据的启发，北卡罗来纳州温斯顿塞勒姆维克森林大学医学院的米兰达·奥尔和她的同事去年在患有早期阿尔茨海默病的患者中进行了该药物组合的首次安全性试验。

　　奥尔的团队间歇性地给五人服用达沙替尼和槲皮素，为期三个月。研究人员发现这些药物是安全的，并且达沙替尼存在于脑脊液样本中，这表明它可以进入大脑。脑液样本中没有检测到槲皮素，但奥尔说她怀疑它确实到达了大脑并被迅速分解。该团队目前正在进行一项更大规模的试验，追踪患有或未患有阿尔茨海默病的人服用安慰剂或药物组合后九个月的认知情况。Orr 表示，结果将于 2025 年发布。

　　科斯拉说，今年迄今为止最大规模的达沙替尼和槲皮素人体试验也应该会出现新的数据。在这项目前正在接受同行评审的研究中，他的团队研究了 senolytics 对健康女性骨骼的影响。

　　免疫杀手

　　当谈到杀死体内的细胞时，免疫系统可能会有所帮助。一些研究人员已经抓住了使用称为嵌合抗原受体 (CAR) T 细胞的基因工程免疫细胞的想法。它们可以根据特定细胞表面显示的分子来靶向并杀死它们。CAR-T 细胞疗法目前已被批准用于治疗各种血癌。

　　今年早些时候，纽约冷泉港实验室的细胞生物学家 Corina Amor 和她的同事在老年小鼠肝脏、脂肪组织和胰腺的衰老细胞上发现了一种名为 uPAR 的蛋白质标记6。研究人员创建了 CAR T 细胞，旨在杀死带有 uPAR 标记的衰老细胞。研究小组将工程细胞注入老年小鼠的血液后，衰老小鼠的肝脏、胰腺和脂肪细胞的比例有所下降。

　　Amor 和她的团队发现，接受 uPA​​R CAR T 细胞治疗的老年小鼠的血糖水平降低了，这是代谢健康改善的标志，而且这些动物比接受非工程 T 细胞治疗的小鼠跑得更快、时间更长，或者T细胞靶向小鼠体内未发现的蛋白质。接受 senolytic CAR T 细胞治疗的小鼠均未表现出 T 细胞有毒的迹象。

　　在年轻小鼠中，senolytic CAR T 细胞可以防止与年龄相关的血糖调节和运动能力下降。在 3 月份的预印本7中，该团队报告称，senolytic CAR T 细胞可以使年老小鼠的肠道恢复活力。

　　阿莫尔表示，仍然需要进一步的研究来评估该疗法的安全性。此外，她说，最好对这些基于细胞的药物有一个关闭开关，以防万一出现问题。在极少数情况下，用于治疗人类癌症的 CAR T 细胞本身似乎也已癌变。

　　阿莫尔的团队计划在不久的将来探索这种安全开关。她说，这将涉及对 senolytic CAR T 细胞进行改造，使其携带诱导细胞死亡的基因，该基因可以用药物激活。但旧金山 Decidious Therapeutics 公司的首席执行官 Robin Mansukhani 表示，CAR-T 细胞疗法的制造成本很高，该公司也在开发抗衰老的免疫疗法。

　　Mansukhani 正在寻求一种更经济实惠的方法，利用一种称为自然杀伤 T 细胞的不同类型的免疫细胞。2021 年，Decidious Therapeutics 的研究人员证明了8这些细胞的衰老作用，随着年龄的增长，这些细胞的效果自然会降低。他们还发现，能够激活免疫细胞的药物有助于消除小鼠受损肺部中的衰老细胞，减少肺部疤痕并提高生存率。

　　Mansukhani 说，研究人员开发了一系列药物，可以与自然杀伤 T 细胞结合并增强其功能，以治疗各种疾病，包括糖尿病和肺部疾病。曼苏卡尼补充说，今年晚些时候将在狗和非人类灵长类动物身上进行安全测试，临床试验应在未来两年内开始。他说，这种方法依赖于比 CAR-T 细胞疗法更容易制造的较小分子。

　　基因治疗

　　其他团队正在使用基因疗法来杀死衰老细胞。在这种方法中，研究人员将编码一种名为 caspase-9 的致命蛋白质的基因包装到脂肪胶囊中，胶囊中布满了源自病毒的蛋白质。在小鼠和猴子身上，这些胶囊被发现可以将基因传递到肺、心脏、肝脏、脾脏和肾脏的细胞中。

　　华盛顿州西雅图 Oisín Biotechnologies 公司的首席执行官 Matthew Scholz 表示，健康细胞不会受到影响，因为该基因仅在含有高水平 p16 和 p53 两种蛋白质之一的衰老细胞中被激活，该公司正在开发基因疗法。肖尔茨说，作为进一步的安全开关，只有在给动物注射极低剂量的雷帕霉素药物后，致命的蛋白质才会启动细胞死亡。研究人员发现，在四个多月的时间里，每月服用该疗法可以降低老年小鼠的虚弱和癌症发病率，并且不会引起有害的副作用。肖尔茨说，对照组的小鼠接受了安慰剂和低剂量雷帕霉素。

　　但这种方法的一个关键限制是它仅依赖于一两个蛋白质标记。尽管 p16 被广泛用作衰老标记，但要明确鉴定处于这种状态的细胞需要一组多个标记。研究人员表示，这意味着，通过仅针对 p16 和 p53，基因疗法可能会消除一些具有这些标记的健康非衰老细胞，而无法杀死一些缺乏这些标记的衰老细胞。

　　更好的标记

　　事实上，特异性问题是所有衰老方法所共有的，仅仅是因为衰老细胞的类型不止一种。研究人员才刚刚开始揭示它们的数量以及它们带有什么标记。“如果没有真正出色的衰老细胞生物标志物，就很难找到正确的目标，”奥尔说。

　　Orr 是名为“细胞衰老网络”(SenNet)的大型合作项目的一部分，该网络由 200 多名研究人员参与，旨在制作人类和小鼠整个生命周期的衰老细胞图谱。她的团队正在利用机器学习来改进衰老脑细胞标记的定义，然后利用它们来绘制衰老细胞如何随年龄和痴呆症发生变化的图谱。

　　她说，最终，更好的衰老细胞标记物将带来更好的衰老药物，有一天可以预防或治疗与年龄相关的疾病。在杀死僵尸细胞方面，戈什也表达了这种乐观态度。“我认为基础科学非常引人注目，针对衰老细胞肯定会带来好处。”

　　自然629, 518-520 (2024)