杀死身体里的“僵尸细胞”，可以抵抗衰老相关疾病吗？ | 《自然》长文

原文作者：Carissa Wong

如同“僵尸”、名为衰老细胞 （senescent cell） 的东西潜伏在人的身体各处，从肝脏到大脑。 它们不再像以前那样正常分裂或执行功能，但也拒绝死去，并释放出有害的生物信号，进而削弱认知能力、增加机体虚弱感，以及破坏免疫系统。最糟糕的是，它们的数量会随着衰老而增加。

十多年来，研究人员一直在尝试通过各种药物来选择性摧毁这些细胞。在2015年发表的一项关键性试验中 [1] ，妙佑医疗和斯克里普斯研究所的一个研究小组发现，两种化合物的组合——达沙替尼和槲皮素，能够杀死老年小鼠体内的衰老细胞。这种治疗使小鼠的虚弱程度降低，心脏活力恢复，以及跑步耐力提升。 这一发现为医学界开辟了一个全新的领域，即衰老细胞选择性清除药物 （senolytics） 。

如今，来自动物研究和人类临床试验的最新成果为这一领域增添了新动力。 研究人员正在小鼠和猴子身上使用遗传工具来重新编程并杀死衰老细胞。其他人则正在对senolytic免疫细胞进行改造。 目前约有20项临床试验正在进行中。有研究人员在测试具有senolytic特性的新药和老药新用药物，希望以此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。

“我坚信senolytics将在临床上产生重大影响。”正在研发senolytics的一家公司Unity Biotechnology的首席执行官Anirvan Ghosh说。“我认为问题只在于制剂会是什么样，以及第一个获批的药物是什么。”

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达到细胞分裂的极限或约50次分裂时，将停止分裂并进入衰老状态 [2] 。在实验室中，分裂细胞可能需要数周时间才会衰老。但研究人员尚未发现这一过程在人体内需要多长时间，衰老细胞会持续多久，以及是否所有类型的细胞都会衰老。

除了细胞分裂次数达到极限外，物理损伤、营养不良或紫外线引起的DNA损伤等因素也会导致细胞衰老。研究人员最初认为，发生细胞衰老是为了防止受损细胞无限制地复制并引发癌症。在某种程度上可能的确如此，但如果细胞不是单纯地死掉，像可控的凋亡程序 （apoptosis） 那样，而是死后仍然赖在体内不走，这就说不通了。

研究人员后面发现，衰老细胞之所以逃避凋亡，是为了执行一项任务，即释放出强大的炎症信号——包括细胞因子白细胞介素-6和干扰素-γ——从而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。

这套流程一般运行良好，直到免疫功能随着年龄增长逐渐减弱，导致衰老细胞过度堆积，引发过度炎症反应。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有关，包括骨质疏松症、糖尿病、心脏病、肾病和阿尔茨海默病等。对于该领域的许多科学家来说，这一认识促使他们不再去了解衰老细胞在做什么，而是去研究如何消灭他们。

senolytics的一个关键策略是设计药物，阻止衰老细胞抵抗凋亡。通常，细胞通过产生抗凋亡蛋白来存活。用药物阻断这些蛋白可以迫使细胞死亡。

研究人员说Unity Biotechnology公司在这一领域处于前沿。在2月进行的一项研究中 [3] ，Ghosh和他的同事发现，糖尿病小鼠视网膜中的衰老细胞比健康小鼠更为丰富。研究小组预测，眼睛血管中的衰老细胞可能在糖尿病相关的视力丧失中发挥作用。

这种被称为糖尿病性黄斑水肿的病症是由高血糖引起的，会导致这些纤细的血管出现渗漏，尤其在老年群体中。这种眼部疾病是全球失明的主要原因，据估计影响2700万成年人。但标准治疗对约半数的患者帮助不大，这种治疗使用的是一种最初设计用于减缓血管生长的抗癌药物。“这是一个有待解决的问题。” Ghosh说。

研究人员设计了一种名为foselutoclax的药物，该药物可阻断关键抗凋亡蛋白BCL-xL的作用，它们在衰老细胞中大量存在。当将这种药物注射到糖尿病小鼠的眼睛中时，它会杀死为视网膜供血的血管中的衰老细胞，但不会杀死健康细胞。“我们看到了非常有选择性的清除。” Ghosh说。

这种senolytic药物使糖尿病小鼠视网膜血管的渗漏减少了约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，研究团队将目光转向了人类。在II期临床试验中，研究人员向约30名患者单次注射了foselutoclax。11个月后，与接受安慰剂治疗的患者相比，接受senolytic 治疗的患者在视力表上平均可以多看到5.6个字母。

Ghosh说，仅仅过了几周，就有一名参与者给他打电话说，治疗让她的生活轻松了许多。另一名参与者的色觉迅速改善。研究团队预计将于晚些时候发表研究结果，但与此同时，Unity正在进行另一项II期试验，以比较senolytic疗法与标准疗法的优劣。

研究人员表示，Unity的试验结果很有希望。 “我认为在未来五年内，我们可能会在诊所中看到这种针对糖尿病性黄斑水肿的治疗方法，” 在妙佑医疗研究衰老的Sundeep Khosla说。

一些科学家没有从头开始去研发senolytics药物，而是测试了已有的药物。这当中包括达沙替尼 （在美国被批准作为癌症疗法） ，以及两种市售的植物化学衍生物槲皮素和非瑟酮。后两者作为保健补充剂出售，用于减轻炎症、促进大脑健康和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，在这些研究中，这些药物显示出能清除衰老细胞并减轻炎症 [4] 。

在2019年的一项研究中 [5] ，研究人员使用达沙替尼和槲皮素在阿尔茨海默病小鼠模型中清除衰老的脑细胞。与接受安慰剂的小鼠相比，接受senolytics治疗的小鼠脑炎症减轻，记忆力改善。受这些有前景的小鼠数据鼓舞，位于维克森林大学医学院的Miranda Orr和她的同事去年对患有早期阿尔茨海默病的患者进行了这两种药物组合的首例安全性临床试验。

Orr的团队给五名患者间断服用达沙替尼和槲皮素三个月。研究人员发现，这两种药物是安全的，并且在脑脊液样本中检测到达沙替尼，这表明它可能穿过血脑屏障进入大脑。脑脊液样本中未检测到槲皮素，但Orr表示，她怀疑槲皮素进入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，在服用安慰剂或联合用药9个月后，追踪患有和未患有阿尔茨海默病的人的认知能力。研究结果将有望于2025年公布，Orr说。

Khosla表示，很快也应该会公布迄今为止最大的达沙替尼和槲皮素人体试验的最新数据。目前，这项研究正在接受同行评审，他的团队研究了senolytics药物对健康女性骨骼的影响。

谈到杀死体内细胞，免疫系统可以大显身手。 一些研究人员已经着手使用遗传改造过的免疫细胞 （称为嵌合抗原受体（CAR）T细胞） 的方法。这些细胞可以根据其表面显示的分子来靶向并杀死特定的细胞。CAR-T细胞疗法目前已被批准用于治疗各种血液肿瘤疾病。

2024年早些时候，纽约冷泉港实验室的细胞生物学家Corina Amor和同事在老年小鼠的肝脏、脂肪组织和胰腺的衰老细胞表面发现了一种名为uPAR的蛋白质标记 [6] 。研究者设计定制了CART细胞靶向杀死带有uPAR标记的衰老细胞。研究团队将这些经过基因编辑过的细胞注入老年小鼠的血液之中，观察到肝脏、胰腺和脂肪中衰老细胞的比例有所下降。

Amor和她的团队发现，接受uPAR CAR T细胞治疗的老年小鼠血糖水平降低，提示其代谢健康状况改善，并且这些小鼠比接受非改造T细胞或靶向小鼠体内不存在蛋白质的T细胞治疗的小鼠跑得更快更久。接受细胞清除CAR T细胞治疗的小鼠均未出现T细胞毒性反应。

在年轻小鼠中，senolytic CAR T细胞可延缓与年龄相关的血糖调节能力和运动能力下降。在3月份发表的一篇预印本中 [7] ，该团队报告称，senolytic CAR T细胞还使老年小鼠的肠道恢复活力。

Amor表示，还需要进一步研究以评估该疗法的安全性。此外，最好为这些基于细胞的药物配备一个开关，以防出现问题。在极少数情况下，用于治疗癌症的CAR T细胞似乎会自身癌变。

Amor团队计划在不久的将来探索这种安全性开关。她表示，这将涉及对senolytic CAR T细胞进行改造，使其携带一种可通过药物激活来诱导细胞死亡的基因。但CAR-T细胞疗法成本很高，Deciduous Therapeutics的首席执行官Robin Mansukhani说。这家公司也在开发针对衰老的免疫疗法。

Mansukhani寄希望于一种让人更负担得起的方法，即利用不同类型的免疫细胞——自然杀伤性T细胞。2021年，Deciduous Therapeutics的研究人员证明了这些细胞的抗衰老作用 [8] ，它会随着年龄的增长而减弱。他们还发现，能够激活这种免疫细胞的药物有助于消除小鼠受损肺部的衰老细胞，减少肺部瘢痕并改善存活率。

Mansukhani表示，研究人员已经开发出一系列能够结合并激发自然杀伤性T细胞的药物，以治疗包括糖尿病和肺病在内的各种疾病。他补充道，安全性测试将在晚些时候于狗和非人灵长类动物身上进行，而临床试验则在未来两年内提上日程。他表示，这种方法依赖于较小的分子，这会比CAR-T细胞疗法更容易实现。

其他团队则采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caspase-9致死性蛋白的基因封装在脂肪胶囊中，这种胶囊镶嵌有病毒衍生蛋白。研究发现，这些胶囊可将基因输送到小鼠和猴子的肺、心脏、肝脏、脾脏和肾脏中的细胞。

Oisín生物技术公司首席执行官Matthew Scholz表示，健康细胞可平安无事，因为只有衰老细胞中高表达的两种蛋白质p16和p53才能激活该基因。Scholz表示，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后，这种致死蛋白才会启动细胞死亡。研究人员发现，在连续四个月的时间里，每月一次的治疗减轻了老年小鼠的虚弱程度，并降低癌症发生率，未造成有害副作用。Scholz说，对照组的小鼠被注射了安慰剂和低剂量的雷帕霉素。

但这种方法有个重要的局限是，它仅依赖于一两种蛋白质。尽管p16被广泛用作衰老的标记物，但要准确识别这种状态下的细胞需要多个标记物。这意味着，仅针对p16和p53的基因疗法可能会消除一些具有这些标记物的健康、非衰老细胞，同时未能杀死一些缺乏这两个标记物的衰老细胞。

事实上，所有抗衰老疗法都有个共同的专属问题，因为衰老细胞不止一种类型。研究人员对于理解衰老细胞有多少种，以及它们携带什么标记物才刚开始。“如果没有真正高效可靠的衰老细胞生物标志物，就很难找到正确的靶点。”Orr说。

Orr是“细胞衰老网络计划 （SenNet） ”大型合作项目的成员，该项目有200多名研究人员参与，旨在绘制人类和小鼠整个生命周期中衰老细胞的图谱。她的团队正在使用机器学习来改进脑细胞衰老标记物的定义，然后利用这些定义来绘制衰老细胞随年龄增长和痴呆症过程中发生的变化。

她说，最终，更好的衰老细胞标志物将带来更好的senolytics药物，直到有朝一日可能预防或治疗与年龄相关的疾病。在杀死僵尸细胞的问题上，Ghosh也持同样的乐观态度，“我认为基础科学是如此有说服力，靶向衰老细胞肯定会有所成果。”