Science子刊封面文章！用抗癌的方式抗衰老，抗衰也能如此智能

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细胞周期的停滞，是细胞衰老（senescence）的显著特征。“衰老”这一过程其实在肿瘤抑制、伤口愈合、胚胎发育中发挥着有益的作用。

只不过，如果衰老细胞在组织中异常积累，就会导致与年龄相关的慢性疾病和退行性疾病，所以细胞的衰老与机体的衰老是密切相关的，这就好比雪崩时，没有一片雪花是无辜的。

清除衰老细胞，使衰老组织恢复活力，从而改善与年龄相关的疾病。这看上去是一条不错的抗衰思路。

早在2004年，就有研究者提出衰老细胞或许能提供新的抗衰老治疗方法（Krishnamurthy, J., et al, 2004）。从那以后，达沙替尼、槲皮素、漆黄素等senolytic相关研究便开始成群结队地出现了。

其主要机制就是使用化学药物来靶向清除衰老细胞。

然而，这种抗衰思路存在一个巨大的挑战：衰老细胞存在异质性，senolytic的靶向性并没有好到可以不误伤。贫血、白细胞减少、呼吸困难，这些副作用就是senolytic的脱靶导致的。

Senolytic除了能杀死衰老细胞，它们对正常细胞可能也有不良影响。为了解决副作用问题，有研究人员提出了“肇事逃逸”的策略，也就是进行“短期/间歇治疗”。基于的假设就是：只要我撤药够快，副作用就追不上我！

不过，肇事逃逸当然不如安全驾驶。有没有降低脱靶、精准打击衰老的疗法呢？

特异性靶向细胞表面抗原的免疫疗法，在治疗逃避内源性免疫监测的疾病（如癌症）中已经显示出较好的疗效。这种免疫疗法可以被借用到抗衰上吗？

来自四川大学华西医院的科学家及其合作者在《Science Translational Medicine》发表了题为“NKG2D-CAR T cells eliminate senescent cells in aged mice and nonhuman primates”的研究。

他们发现，带有人NKG2D CAR的自体T细胞可以有效地清除老年非人类灵长类动物中自然存在的衰老细胞，而且没有观察到任何不良反应。

文章首页截图

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开发靶向疗法的第一步，就是找到合适的靶标。先前的研究发现，无论诱导细胞衰老的刺激是什么，在体外衰老细胞中，以及在体内衰老小鼠和非人灵长类动物的各种组织中，NKG2DL都是上调的。

在正常细胞中，NKG2DL是不表达的，而表达NKG2DL的衰老细胞可以逃脱内源性NK细胞介导的先天免疫清除。衰老细胞的免疫逃避，使得衰老细胞随着时间的推移在组织中积累，并导致与年龄相关的疾病。

健康和衰老状态下的微环境

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来源：Kale, A., et al, 2020

这不正是一个合适的靶标。靶向NKG2DL可以有效清除衰老细胞吗？可以进一步改善衰老相关表型吗？

接下来，他们考察了NKG2D-CAR T细胞的过继性输注是否可以有效地消除表达NKG2DL的衰老细胞，是否可以延缓或阻断体内的衰老表型。

细胞衰老可由不同的因素诱导产生，例如复制衰竭、依托泊苷处理诱导的DNA损伤、Kras应激引发的致癌基因诱导的衰老等。所以实验设计时需要纳入这些方面。

他们使用人肺成纤维细胞系IMR90建立了细胞衰老模型，并通过衰老相关β-半乳糖苷酶（SAβ-Gal）染色和IMR90细胞中衰老标志物P16^INK4a mRNA表达，证实了衰老的状态。

流式细胞图反映了3种不同应激引起的衰老人类细胞

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来源：Yang, D., et al, 2023

下一步是制造武器，他们构建了人NKG2D（hNKG2D）CAR，并将其转导到人T细胞中。

在与NKG2D-CAR T细胞共培养后，由各种应激诱导的衰老细胞被有效清除，并且可以观察到剂量依赖性。

hNKG2D-CAR T细胞清除了不同的衰老人类细胞

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来源：Yang, D., et al, 2023

P16^INK4a是一种肿瘤抑制蛋白，是衰老过程中细胞周期永久停滞的关键因素。清除小鼠P16^INK4a阳性细胞可以减轻与年龄相关的疾病，延长健康寿命。

然而，这种衰老细胞会逃避免疫系统的监控。NKG2D-CAR T细胞的靶向性可以捕捉到这类漏网之鱼吗？

体外实验的结果不出所料，NKG2D-CAR T细胞可以有效地清除表达P16^INK4a的衰老人类细胞。

hNKG2D-CAR T细胞清除了表达NKG2DL（由P16INK4a外源表达诱导）的衰老人类细胞

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来源：Yang, D., et al, 2023

从微观的细胞层面已经可以看到hNKG2D-CAR T细胞疗法的威力了，那么宏观（表型）层面效果如何呢？

在小鼠衰老模型中，他们向辐射了11个月的小鼠中输注了1×10⁶个mNKG2D-CAR T细胞。细胞输注一个月后，小鼠的组织（脂肪、骨骼肌、心脏、肺、肝脏和肾脏）中NKG2DL的mRNA表达均降低。

综合其他的测量结果后发现，NKG2D-CAR T细胞在体内有效地消除了各种组织中表达NKG2DL的细胞。

此外，mNKG2D CAR T细胞治疗小鼠的皮下脂肪组织显著增加，股骨远端松质骨中的小梁骨损失显著减轻。这凸显了mNKG2D-CAR T细胞在年龄相关表型干预方面的潜力。

mNKG2D-CAR T细胞清除了表达NKG2DL的衰老细胞，并减轻因辐射而加速衰老小鼠中的衰老相关病理

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来源：Yang, D., et al, 2023

除了用辐射加速衰老的小鼠，他们也研究了自然衰老的小鼠。在mNKG2D-CAR T细胞输注后，24月高龄的小鼠中观察到衰老细胞可以被有效地清除。

他们还考察了细胞治疗后小鼠的身体机能。在跑步机耐力（E）、最大步行速度（F）、握力（G）和悬吊耐力（H）方面，细胞治疗后的小鼠均有所提升。惊不惊喜？小鼠竟然越活越年轻了！

mNKG2D-CAR T细胞改善自然衰老小鼠的身体功能

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来源：Yang, D., et al, 2023

在细胞实验和小鼠实验中得到证据后，非人类灵长类动物便重磅登场了。他们采用三只19至22岁（大约相当于人类的60岁）的恒河猴和两只食蟹猴进行了实验。

结果也同样不出所料，hNKG2D-CAR T细胞有效地清除了老年非人类灵长类动物不同组织中的衰老细胞。

在自然衰老的非人类灵长类动物中，hNKG2D-CAR自体T细胞可以消除衰老细胞

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来源：Yang, D., et al, 2023

而且，通过监控非人类灵长类动物的代谢酶、炎性细胞因子等血常规指标，他们评估了肝脏、心脏和肾脏功能，均未监测到明显异常，这反映了这种细胞治疗的安全性。

综上所述，这项研究表明，NKG2D-CAR T细胞可以有效地、选择性地消除衰老小鼠和非人类灵长类动物体内表达NKG2DL的衰老细胞，可以作为一种安全的senolytic。

此外，在不同的动物模型中，NKG2D-CAR T细胞治疗逆转了衰老相关表型，显示出NKG2D-CAR T细胞在治疗衰老和年龄相关疾病方面的巨大潜力。

当前，已有数款CAR T细胞疗法在癌症治疗中获批，它在抗衰领域的应用应该也指日可待了。

参考资料

[1].  Krishnamurthy, J., Torrice, C., Ramsey, M. R., Kovalev, G. I., Al-Regaiey, K., Su, L., & Sharpless, N. E. (2004). Ink4a/Arf expression is a biomarker of aging. The Journal of clinical investigation, 114(9), 1299–1307. https://doi.org/10.1172/JCI22475

[2].  Kale, A., Sharma, A., Stolzing, A. et al. Role of immune cells in the removal of deleterious senescent cells. Immun Ageing 17, 16 (2020). https://doi.org/10.1186/s12979-020-00187-9

[3].  Yang, D., Sun, B., Li, S., Wei, W., Liu, X., Cui, X., Zhang, X., Liu, N., Yan, L., Deng, Y., & Zhao, X. (2023). NKG2D-CAR T cells eliminate senescent cells in aged mice and nonhuman primates. Science translational medicine, 15(709), eadd1951. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.add1951

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作者：古古古、摩西

审校：咏彤

声明：本文仅作为科普，拒不接受商业用途的转载申请，亦不构成任何建议。

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