如何杀死让人衰老的“僵尸”细胞

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有关的疾病。

　　

潜伏在你身体各处，从你的肝脏到你的大脑，都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运作，但它们抵抗死亡，并释放出一种有害的生物信号，这种信号会减慢认知速度，增加脆弱程度，削弱免疫系统。最糟糕的是，它们的数量会随着年龄的增长而增加。

十多年来，研究人员一直在尝试用各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中，明尼苏达州罗彻斯特的梅奥诊所(Mayo Clinic)和佛罗里达州朱庇特的斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的一个研究小组发现，一种名为达沙替尼(dasatinib)和槲皮素(quercetin)的两种化合物的组合，可以杀死老年小鼠体内的衰老细胞。这种治疗使鼠不那么虚弱，使它们的心脏恢复活力，并提高了它们的跑步耐力。这一发现为老年学开辟了一个新的医学领域。

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。在鼠和猴子身上，研究人员正在使用基因工具来重新编程并杀死衰老细胞。另一些则在改造衰老免疫细胞。大约有20个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，希望能对抗与年龄有关的疾病，包括阿尔茨海默病、肺病和慢性肾病。

“我确信，抗衰老药物将对临床产生影响，”加州南旧金山联合生物技术公司(Unity Biotechnology)的首席执行官Anirvan Ghosh说。该公司正在开发抗衰老药物。“我认为真正的问题是这种药物是什么样子的，以及第一种被批准的药物是什么。”

僵尸细胞

1961年，美国生物学家伦纳德·海弗利克和保罗·穆尔黑德首次描述了衰老细胞，他们发现，在实验室培养皿中，人类细胞分裂不超过50次，就会死亡或进入细胞衰老的黄昏状态。在实验室中，分裂的细胞可能需要数周的时间才能衰老。但研究人员尚未发现这个过程在体内需要多长时间，衰老细胞持续多久，以及是否所有类型的细胞都会衰老。

除了达到细胞分裂的极限外，细胞衰老还可能由其他因素引起，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，这可能是事实，但细胞会留在体内而不是简单地死亡，比如通过被称为凋亡的细胞死亡控制程序，这是没有道理的。

研究人员最终发现，衰老细胞在避免细胞凋亡，这样它们就可以发挥作用，释放出一种强有力的炎症信号组合——包括细胞因子白介素-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。

这个过程一直很顺利，直到免疫系统随着年龄的增长而减弱，导致衰老细胞的积累，从而引发过度的炎症。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有关，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在做什么转向研究如何杀死它们。

打破平衡

抗衰老的一个关键策略是设计药物来阻止衰老细胞抵抗凋亡。通常，细胞通过产生抗死亡蛋白而存活。用药物阻断这些通道会迫使细胞死亡。

科学家们说，Unity生物技术公司处于这种方法的前沿。在二月份的一项研究中，高希和他的同事发现，糖尿病小鼠视网膜中的衰老细胞比健康小鼠视网膜中的衰老细胞要多。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起一定作用。

这种情况被称为糖尿病性黄斑水肿，是由高血糖引起的，使那些脆弱的血管渗漏，尤其是在老年人中。这种眼病是全世界失明的主要原因，估计有2700万成年人受到影响。但大约一半的患者从标准治疗中获益甚微，标准治疗使用的是一种最初设计用来减缓血管生长的抗癌药物。“这是一个未被满足的需求，”Ghosh说。

研究人员设计了一种名为foselutoclax的药物，它可以阻断BCL-xL的作用，BCL-xL是衰老细胞中大量存在的一种关键的抗死亡蛋白。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。Ghosh说:“我们看到了一种选择性淘汰。”

这种抗衰老药物使糖尿病小鼠的视网膜血管渗漏减少了约50%。此外，与对照组相比，接受治疗的小鼠在视力测试中的表现更好。接下来，研究小组转向人类。在二期试验中，研究人员向大约30人的眼睛中注射了一剂foselutoclax。11个月后，与接受安慰剂治疗的参与者相比，接受抗衰老药物治疗的参与者平均能多读5.6个字母。

Ghosh说，仅仅几周后，一位参与者打电话给他说，治疗使她的生活变得轻松多了。另一组的色觉迅速提高。该团队预计将在今年晚些时候公布结果，但与此同时，Unity正在进行另一项II期试验，将这种抗衰老药物与标准疗法进行比较。

研究人员说，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黄斑水肿的方法，”在梅奥诊所研究衰老的Sundeep Khosla说。

一些科学家不是从零开始制造抗衰老药物，而是在测试已经存在的药物。这些药物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衍生化学物质槲皮素和非瑟酮。后两者作为补充剂出售，可以抑制炎症，促进大脑健康，降低患与年龄有关疾病的风险。这些说法是基于对啮齿动物的研究，这些药物已被证明可以清除衰老细胞和减少炎症。

在2019年的一项研究中，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。与服用安慰剂的小鼠相比，服用抗衰老药物的小鼠脑部炎症减轻，记忆力提高。受到这些有希望的小鼠数据的鼓舞，北卡罗来纳州温斯顿-塞勒姆市维克森林大学医学院的Miranda Orr和她的同事去年在患有早期阿尔茨海默病的人身上进行了首次药物组合的安全性试验。

Orr的团队给五名患者间歇性地服用达沙替尼和槲皮素三个月。研究人员发现这些药物是安全的，并且在脑脊液样本中发现了达沙替尼，这表明它可以进入大脑。在脑液样本中没有检测到槲皮素，但Orr说，她怀疑槲皮素确实到达了大脑，并迅速被分解。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。研究结果将于2025年公布。

Khosla说，到目前为止，最大的达沙替尼和槲皮素的人体试验也将在今年出现新的数据。在这项目前正在接受同行评审的研究中，他的团队观察了衰老对健康女性骨骼的影响。

免疫杀手

当涉及到杀死体内细胞时，免疫系统可以提供帮助。一些研究人员已经抓住了使用被称为嵌合抗原受体(CAR) T细胞的基因工程免疫细胞的想法。它们可以根据细胞表面显示的分子靶向并杀死特定的细胞。CAR-T细胞疗法目前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科Corina Amor她的同事在老年小鼠的肝脏、脂肪组织和胰腺的衰老细胞上发现了一种叫做uPAR的蛋白质标记物。研究人员创造了CAR - T细胞，旨在杀死带有uPAR标记的衰老细胞。研究小组将这些工程细胞注入老年小鼠的血液后，衰老的肝脏、胰腺和脂肪细胞的比例有所下降。

Amor和她的团队发现，用uPAR CAR - T细胞治疗的老年小鼠血糖水平降低了——这是代谢健康改善的一个迹象——而且这些动物比用非工程化T细胞治疗的小鼠跑得更快，跑得更长，或者用靶向小鼠体内没有发现的蛋白质的T细胞治疗的小鼠跑得更快。在接受抗衰老CAR - T细胞治疗的小鼠中，没有一只显示出T细胞有毒的迹象。

在年轻的小鼠中，抗衰老的CAR - T细胞阻止了与年龄相关的血糖调节和运动能力下降。在3月份的一篇预印本中，研究小组报告说，抗衰老的CAR - T细胞可以使老年小鼠的肠道恢复活力。

Amor说，还需要进一步的研究来评估这种疗法的安全性。此外，她说，如果这些基于细胞的药物有一个关闭开关，以防出现问题，那将是件好事。在极少数情况下，用于治疗人类癌症的CAR - T细胞本身似乎已经癌变。

Amor的团队计划在不久的将来探索这种安全开关。她说，这将涉及设计衰老的CAR - T细胞，使其携带一种诱导细胞死亡的基因，这种基因可以用药物激活。但旧金山乳业治疗公司(Deciduous Therapeutics)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寄希望于一种更实惠的方法，即利用一种叫做自然杀伤T细胞的不同免疫细胞。2021年，落叶疗法公司的研究人员证明了这些细胞的抗衰老作用，随着年龄的增长，这些细胞的作用自然会减弱。他们还发现，可以激活免疫细胞的药物有助于消除小鼠受损肺部的衰老细胞，减少肺疤痕，提高生存率。

Mansukhani说，研究人员已经开发出一系列可以结合并增强自然杀伤T细胞的药物，以治疗各种疾病，包括糖尿病和肺病。Mansukhani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性测试，临床试验将在未来两年内开始。他说，这种方法依赖于比car - t细胞疗法更容易制造的小分子。

基因治疗

其他研究小组正在使用基因疗法杀死衰老细胞。在这种方法中，研究人员将编码一种叫做caspase-9的致命蛋白质的基因打包到脂肪胶囊中，并在脂肪胶囊中镶嵌来自病毒的蛋白质。在鼠和猴子身上，已经发现这种胶囊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生物技术公司(Oisín Biotechnologies)正在开发这种基因疗法，该公司首席执行官Matthew Scholz说，健康细胞可以幸免，因为这种基因只有在衰老细胞中含有高水平的p16和p53两种蛋白质中的一种时才会被激活。Scholz说，作为进一步的安全开关，只有在动物被给予非常低剂量的雷帕霉素后，这种致命蛋白质才会启动细胞死亡。研究人员发现，在四个月的时间里，每月一次的治疗减少了老年小鼠的虚弱和癌症发病率，而不会产生有害的副作用。对照组的鼠被给予安慰剂和低剂量的雷帕霉素。

但这种方法的一个关键限制是它只依赖于一两个蛋白质标记。尽管p16被广泛用作衰老的标记，但在这种状态下对细胞的明确鉴定需要几个标记。研究人员说，这意味着，通过只针对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，特异性的问题是所有的衰老方法共有的，仅仅因为有不止一种类型的衰老细胞。研究人员才刚刚开始发现它们有多少，以及它们有什么标志。Orr说:“如果没有衰老细胞的生物标志物，要找到正确的目标就有点棘手。”

Orr是一个名为细胞衰老网络(SenNet)的大型合作项目的一部分，该项目涉及200多名研究人员，旨在绘制人类和小鼠一生中衰老细胞的图谱。她的团队正在使用机器学习来改进衰老脑细胞标记物的定义，然后用它们来绘制衰老细胞随着年龄和痴呆期间的变化。

她说，最终，更好的衰老细胞标记将带来更好的抗衰老药物，有朝一日可以预防或治疗与年龄有关的疾病。在杀死僵尸细胞的问题上，高希也持同样的乐观态度。“我认为基础科学是如此令人信服，以衰老细胞为目标肯定会有好处。”