衰老分析揭示旁分泌衰老在单克隆丙种球蛋白病疾病进展中的关键防御作用

《Leukemia》：Senescence profiling of monoclonal gammopathies reveals paracrine senescence as a crucial defense against disease progression

为探究单克隆丙种球蛋白病（MGUS、SMM）进展为多发性骨髓瘤（MM）的机制，研究人员对患者样本进行研究。结果发现，MGUS 和 SMM 的浆细胞（PC）有衰老特征，稳定期疾病患者存在旁分泌衰老反应。这为预测疾病进展和干预提供了新方向。

　　在血液系统疾病的研究领域中，多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma，MM）是一种常见的克隆性浆细胞（Plasma Cell，PC）恶性肿瘤，也是美国第二大常见的血液癌症。它往往由意义未明单克隆丙种球蛋白病（Monoclonal Gammopathy of Undetermined Significance，MGUS）和冒烟型多发性骨髓瘤（Smoldering Multiple Myeloma，SMM）发展而来。MGUS 和 SMM 患者虽然血清中存在异常的 M 蛋白，但其浆细胞却没有像 MM 患者那样引发终末器官损伤。目前，对于 MGUS 和 SMM 进展为恶性肿瘤的机制尚不明确，也缺乏有效的预防手段。而且，现有的风险分层算法在预测患者疾病进展方面存在局限性，严重阻碍了早期干预的实施。在这样的背景下，开展相关研究以明确疾病进展机制显得尤为重要。

来自梅奥诊所（Mayo Clinic）等多个研究机构的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们通过对患者样本的分析，发现了与疾病进展相关的关键因素，这一研究成果发表在《Leukemia》杂志上，为该领域的研究提供了新的思路和方向。

研究人员在研究过程中，运用了多种关键技术方法。他们利用公开的人类基因阵列数据集进行二次分析，研究 MGUS、SMM 患者与正常样本 PC 的基因表达差异；通过构建定制的衰老表型基因集，对 PC 的衰老特征进行更精准的分析；借助免疫组化技术，在组织样本中检测 PC 及骨髓微环境（Bone Marrow Microenvironment，BMME）细胞的衰老相关标志物，以探究其衰老状态 。同时，研究使用的样本来自不同队列的正常供体、MGUS 患者、SMM 患者和新诊断的 MM 患者。

下面详细介绍具体的研究结果：

• MGUS 和 SMM 的 PC 富含衰老基因集且与衰老无关：研究人员对已发表的基因阵列数据集二次分析，发现 MGUS 和 SMM 的 PC 中，衰老相关基因如 CDKN1A 和 GADD45A 表达显著增加。通过通路分析，“细胞衰老” 通路在 MGUS 的 PC 中受影响最大，在 SMM 的 PC 中也有显著影响。为排除年龄因素干扰，研究人员使用 “GenAge” 和 “SenMayo” 基因集进行单样本基因集富集分析（Single Sample Gene Set Enrichment Analysis，ssGSEA），结果显示 MGUS 和 SMM 的 PC 中，这两个基因集均未富集，表明其衰老通路富集与年龄无关。随后，研究人员构建了多个衰老表型基因集，如 “Senescence Up（SenUp）”“Senescence Growth Arrest（SenGA）” 等。基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis，GSEA）显示，MGUS 的 PC 显著富集所有定制基因集，SMM 的 PC 也富集多个基因集，但 “iSASP” 未富集，且 SMM 样本的 “IFN-SASP”/”iSASP” 富集比显著高于正常样本，这表明 SMM 患者的 PC 主要表现为 IFN-SASP，与晚期衰老一致。
• MGUS 的 PC 存在衰老细胞学特征：研究人员进一步研究 MGUS、SMM 和新诊断的多发性骨髓瘤（Newly Diagnosed Multiple Myeloma，NDMM）的 PC 的衰老细胞学特征。他们发现，MGUS 的 PC 中，具有衰老相关的 α 卫星扩张（Senescence-Associated Distension of Alpha-Satellites，SADS）特征（≥3 个 SADS / 核）的细胞百分比显著高于 SMM 和 MM。当同时考虑 LaminB1 和 HMGB1 缺失这两个衰老特征时，MGUS 与 SMM 或 MM 之间的差异更加显著。而且，衰老 PC 的百分比与单克隆 PC 负担呈显著负相关，与患者年龄、性别等因素无关，这体现了衰老在预防 MM 肿瘤进展中的生理作用。
• 衰老 PC 负担与骨髓微环境衰老相关：研究人员利用正常供体和患者的骨髓活检样本，评估 PC 在完整 BMME 中的衰老情况。通过 CD138 免疫染色结合 LaminB1 和 HMGB1 免疫染色，研究发现 MGUS、SMM 和 NDMM 活检样本中，衰老 PC 的百分比显著高于健康供体，且 PC 衰老与总 PC 负担呈负相关，与 BMME 衰老呈正相关。使用另一种衰老标记物组合（γH2AX 和 Ki67）进行分析，也得到了类似结果，这进一步证实了 PC 和 BMME 衰老之间的紧密联系，表明存在旁分泌衰老现象。
• 空间分析揭示稳定期疾病存在差异旁分泌衰老：研究人员根据疾病进展情况，将 MGUS 和 SMM 活检样本分为稳定期和进展期。通过对 PC 周围细胞组成的空间分析，发现 NDMM 中邻近 PC 与 BMME 的比例显著高于稳定期或进展期的 MGUS 和稳定期的 SMM。密度热图显示，稳定期 MGUS 和 SMM 患者的衰老 BMME 增加，且在稳定期样本中，邻近衰老 PC 的衰老 BMME 比例显著增加，而进展期样本则没有这种现象。此外，进展期 MGUS 和 SMM 患者中，邻近衰老 PC 的非衰老 BMME 百分比与疾病进展时间呈负相关，这表明旁分泌衰老在稳定期疾病中发挥重要作用，而进展期疾病可能存在旁分泌衰老反应缺失。
• 稳定期与进展期 MGUS 和 SMM 的 SASP 评估：由于旁分泌衰老通过 SASP 激活，研究人员检测了稳定期 MGUS 和 SMM 患者外周血浆中的 SASP 因子。结果发现，稳定期 MGUS 患者的游离线粒体（Mitochondrial，MT）-DNA 和 IL-7 显著升高，稳定期 SMM 患者的骨桥蛋白（Osteopontin，OPN）、生长分化因子 15（Growth Differentiation Factor 15，GDF15）和肿瘤坏死因子 -α（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）显著增加。通过分析这些因子，研究人员生成了特定的 SASP 评分，发现稳定期 MGUS 和 SMM 患者的 SASP 评分与 PC 负担相关，而进展期患者则不存在这种相关性，这进一步支持了 SASP 诱导的旁分泌衰老失败是疾病进展关键的观点。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：在单克隆丙种球蛋白病的前体阶段，即 MGUS 和 SMM 中，PC 存在衰老和 SASP 特征，且这些特征与疾病阶段相关。旁分泌衰老反应在稳定期疾病患者中最为显著，而在疾病进展过程中，SASP 诱导的旁分泌衰老失败可能是关键因素。这一研究意义重大，它揭示了衰老在单克隆丙种球蛋白病中的重要作用，为预测疾病进展风险提供了新的潜在生物标志物，有助于筛选出高风险患者进行早期干预。同时，也为未来开发针对这些疾病的治疗策略，尤其是基于衰老机制的治疗方法，提供了理论基础。不过，研究也提出了一些有待进一步研究的问题，如使用衰老治疗药物对肿瘤免疫反应的影响，以及如何根据患者的具体情况制定更精准的治疗方案等，这些问题为后续研究指明了方向。