清除僵尸细胞，永葆青春不老

凌 寒/编译

清除僵尸细胞，永葆青春不老

凌 寒/编译

● 杀死那些拒绝自己死亡的细胞是一种强有力的抗衰老策略，该结论已经在小鼠中得到验证。现在将要在人类身上进行测试了。

简·范德乌森（Jan van Deursen）对他在 2000年创造的样貌衰老的转基因小鼠感到困惑。小鼠并未像预期的那样发展出肿瘤，而是罹患了一种陌生的疾病。在它们3个月大的时候，它们的皮毛已经变薄，眼睛蒙上了一层白内障。他花了好几年的时间才弄明白为什么这些小鼠衰老得如此之快：他们的身体塞满了一种奇怪的细胞，这种细胞不会分裂，但也不会死亡。

这种现象让明尼苏达州罗彻斯特市梅奥诊所的范德乌森和他的同事们产生了一个想法：把小鼠体内这些“僵尸”细胞清除掉的话，是否能延缓它们的过早衰老？答案是肯定的。在2011年的一项研究中，研究小组发现，消除这些“衰老”的细胞会阻止许多衰老带来的对机体的破坏。这引发了一系列类似的发现。在此后的7年时间里，许多实验均证实了在老化的器官中衰老细胞会不断积累，清除它们可以减轻甚至预防某些疾病。仅在2017年，清除小鼠体内的衰老细胞已被证明可以使小鼠的健康、皮毛密度和肾脏功能得到恢复。此举还改善了肺部疾病，甚至修复了受损的软骨。在2016年的一项研究中，清除衰老细胞似乎延长了正常衰老小鼠的寿命。

“仅仅通过清除衰老细胞，你就可以刺激新的组织产生。”珍妮弗·叶莉绥夫（Jennifer Elisseeff）说道。她是马里兰州巴尔的摩市约翰霍普金斯大学生物医学工程师及软骨修复论文的主要作者。她说，此举启动了一些组织的自然修复机制。

这种抗衰老现象在衰老细胞的研究中是一个意想不到的转折，衰老细胞是一种常见的、非分裂型的细胞，在50多年前首次被命名。当一个细胞进入衰老期——几乎所有的细胞都有这样的潜能——它会停止自我复制，释放出数百种蛋白质，并全力以赴地启动反死亡通路。衰老细胞进入了衰退期：既未完全死亡，也没有达到顶峰时期的分裂状态。

现在，生物技术和制药公司都热衷于测试一种被称为senolytics的药物——这种药物可以杀死衰老细胞，以期能够返老还童，或者至少是阻止衰老对机体造成的破坏。位于加利福尼亚州旧金山市的“联合生物科技公司”由范德乌森等人共同创立，计划在未来的两年半时间里进行多项临床试验，对患有骨关节炎、眼疾和肺部疾病的患者进行治疗。在梅奥，参加了2011年那项研究的老年病学专家詹姆斯·柯克兰（James Kirkland）小心翼翼地开始了一些小型的、概念验证性质的试验，让senolytic药物与一系列与衰老相关的疾病进行对抗。“我夜夜失眠，因为这些东西用在小鼠或大鼠身上总是疗效显著，但当你准备在人体上进行验证试验时，研究就会陷入僵局。”柯克兰说道。

没有其他任何抗衰老的灵丹妙药能突破这道屏障，这一现状情有可原。想要进行临床试验来衡量健康寿命的增长情况，几乎不可能获得资金支持。即使仅仅作为一个概念，“衰老”一词也是模棱两可的。美国食品药品管理局并没有将其列为需要治疗的情况。

联合生物科技公司总裁内德·大卫（Ned David）说，尽管如此，如果有什么试验能够提高“哪怕一点点人类的效能”，就需要拼尽全力开发相关治疗方法，更好地理解衰老基本进程。其他研究这一过程的科研人员也在密切关注。纽约市阿尔伯特·爱因斯坦医学院衰老研究所主任尼尔·巴尔齐莱（Nir Barzilai）表示，senolytics已经“完全准备好了”进行临床试验，“我认为，senolytics是一种即将问世并且即刻就能对老年人显著起效的药物，甚至在未来的几年内对老年人依然有效。”

衰老“阴暗面”

当微生物学家莱纳德·海弗利克（Leonard Hayflick）和保尔·莫海德（Paul Moorhead）在 1961年创造了“衰老”这个词时，他们建议用这个词来指代细胞层面上的衰老。但那时很少有人做关于衰老的研究，海弗利克回忆说，人们因为他对细胞衰老进行观察研究而叫他白痴。关于细胞衰老的想法被忽略了几十年。

尽管许多细胞确实会自我消亡，但分裂出的体细胞（除生殖细胞以外的细胞）均有衰老的能力。但在很长一段时间内，人们对这些迈入薄暮之年的细胞只是感到好奇，西班牙巴塞罗那生物医学研究所的曼努埃尔·塞拉诺（Manuel Serrano）说道。他进行衰老研究已超过25年。“我们并不清楚这些细胞是不是在做很重要的事情。”尽管自动丧失了复制的能力，衰老细胞仍然保持着活跃的新陈代谢水平，通常都继续执行着基本的细胞功能。

到了2005年左右，衰老主要被理解为一种阻滞受损细胞生长，从而抑制肿瘤发展的方式。现如今，科研人员继续研究衰老是如何在机体发育和疾病中发生的。他们发现，当一个细胞发生突变或受到损伤时，它通常会停止分裂,以避免将损伤传递到子细胞。衰老细胞也出现在胎盘和胚胎中,在这里它们似乎会在被其他细胞清除之前指导临时结构的形成。

但没过多久，科研人员就发现了分子生物学家朱迪斯·坎皮西（Judith Campisi）所谓的衰老“阴暗面”。2008年，位于加利福尼亚州诺瓦托巴克衰老研究所的3个包括坎皮西团队在内的研究小组，揭示了衰老细胞会分泌大量的分子——包括细胞因子、生长因子和蛋白酶——影响附近细胞的功能并引发局部炎症反应。坎皮西研究小组将这一活动命名为细胞衰老相关分泌表型，即SASP。在最近一项尚未发表的研究中，她的团队发现了数百种参与SASPs的蛋白质。

塞拉诺说，在年轻、健康的组织中，这些分泌物很可能是机体修复过程的一部分，通过该过程，受损细胞激发附近组织进行修复并发出求救信号促使免疫系统清除它们。然而在某种情况下，衰老细胞开始积聚——该过程与骨关节炎（一种关节的慢性炎症）和动脉粥样硬化有关。没有人确切知道这一现象何时因何而发生。有人提出随着时间的推移，免疫系统会停止对衰老细胞的响应。

令人惊讶的是，衰老细胞在每个组织中都存在轻微的差异性。它们分泌不同的细胞因子，表达不同的胞外蛋白，并且使用不同的策略来逃避死亡。这种令人难以置信的多样性使得实验室对衰老细胞的检测和形象化成了巨大的挑战。“关于衰老细胞没有任何明确性的东西。完全没有。到此为止。”坎皮西说道。

事实上，就连衰老细胞的决定性特征——不进行分裂——也尚未有定论。例如，在化疗之后，细胞需要两周的时间才能变成衰老细胞，在这之后又会从一定程度上恢复到一种增殖、癌变的状态，阿尔伯特·爱因斯坦医学院的药理学家海莉·麦克达德（Hayley McDaid）说道。2017年，科研人员进行的一项大型协作研究发现，在化疗后清除皮肤癌和乳腺癌小鼠模型中的衰老细胞，可以减慢癌症的扩散趋势。这一发现为上述观点提供了佐证。

普遍特征的缺乏使得开展衰老细胞的研究举步维艰。范德乌森说，科研人员不得不使用庞大的一组生物标志物在组织中寻找他们，这使得这项工作既费力又费钱。一组衰老细胞通用的生物标志物可以使工作大大简化，但是科研人员找不到任何可以进行标记的特定蛋白或可以进行识别的生理过程。“我的钱会花在永远也找不到衰老细胞特异性生物标志物上，”坎皮西补充道，“对于这件事，我敢赌上一瓶好酒。”

然而，2017年早些时候，有一个研究小组开发出了计算组织中的衰老细胞的方法。以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的瓦莱里·科里茨汉诺夫斯基（Valery Krizhanovsky）和他的同事们对组织中衰老细胞分子标志物进行染色和成像，以分析小鼠体内肿瘤及衰老组织中衰老细胞的数量。“找到的衰老细胞比我原先设想的要多得多。”科里茨汉诺夫斯基说道。在幼鼠中，任何器官中的衰老细胞数量都不会超过1%。然而，在两岁龄小鼠中，某些器官中衰老细胞所占比例高达20%。

但是，这些让人难以捉摸的垂暮之年的细胞给人带来了一线希望：也许它们很难被找到，但是它们很容易被杀死。

赶走老化

2011年11月，在一架行程3小时的航班上，大卫研读了范德乌森和柯克兰刚刚发表的有关清除僵尸细胞的论文。紧接着，他一而再，再而三地读了起来。这个想法“既简单又美好，”大卫回忆道，“简直充满了诗情画意。”飞机降落后，大卫——这位企业家立即给范德乌森打了电话，并在72小时内说服他会面，讨论组建一个抗衰老公司。

柯克兰和加州拉霍亚市的桑福德伯纳姆医学研究所的同事们首先尝试用高通量筛选的方式，来快速识别一种可以杀死衰老细胞的化合物。但柯克兰回忆道，他们发现判断一种药物是否会影响分裂细胞或非分裂细胞是“一项极为艰巨的任务”。经过几次失败的尝试后，他又采取了另一种策略。

衰老细胞依靠保护机制在“不死”状态下存活，因此柯克兰联手劳拉·尼尔德恩霍佛（Laura Niedernhofer）以及来自于佛罗里达州朱庇特市斯克里普斯研究所的其他人开始寻找这些机制。他们发现了6种可以抑制细胞死亡的信号通路，衰老细胞激活这些信号通路以存活。

接下来的问题就是找到能够破坏这些通路的化合物。在2015年初，研究小组确定了第一批senolytics药物：一种通过了FDA认证的化疗药物达沙替尼，该药物可以清除老化的人类脂肪细胞祖细胞；一种植物源性的健康食品补充剂槲皮素，它能够从一众其他类型细胞中靶向老化的人类内皮细胞。两种药物相结合其功效胜过单独使用，能够缓解小鼠体内一系列衰老相关性疾病。

10个月后，小石城阿肯色大学医学科学院的周道宏（Daohong Zhou）及其同事找到了一种目前名为navitoclax的senolytic类化合物，这种药物能够抑制BCL-2家族中的两种蛋白，而这两种蛋白通常有助于细胞的存活。数周内，柯克兰实验室及科里茨汉诺夫斯基实验室也报道了相似的发现。

截至目前，文献中已报道了14种senolytics，包括小分子、抗体以及2017年3月份发现的一种可激活细胞凋亡通路，能够使老龄小鼠恢复毛发光泽及体能的肽。

到目前为止，每一种senolytic都能杀死一种特定的衰老细胞。因此，针对衰老引起的不同疾病，需要多种类型的senolytics。“这正是抗衰老药物研发的难点所在：每个衰老细胞可能存在不同的方法来保护自己，所以我们必须开发出不同的药物组合来消灭它们。”尼尔德恩霍佛说道。联合生物科技公司持有一部大型档案集，记录了哪类衰老细胞与哪种疾病有关；某种特定类型的衰老细胞所特有的弱点，如何开发利用这些缺陷；以及针对某个特定组织开发合适的抗衰老药物所需的化学物质。大卫说，毫无疑问，针对不同的适应证，需要开发不同类型的抗衰老药物。“在完美世界里，你无须为此事如此大费周章。然而不幸的是，生物学的世界与此大相径庭。”

尽管存在诸多挑战，senolytic药物仍然拥有一些引人注目的特质。衰老细胞也许只需要定期清除——比方说，一年一次——就能防止或延缓疾病的发生。因此这种药物只需在短期内备用。这种“打一枪就跑”的给药方式可以减少副作用发生的概率，人们可以在健康状况良好的时候服用这些药物。联合生物科技公司计划将这些化合物直接注射到病变组织中，比如罹患骨关节炎的膝关节，或者患有老年性黄斑变性的人的眼球后部。

与癌症残留的单个细胞即可滋生出新的肿瘤不同，没有必要杀死组织中所有的衰老细胞：在小鼠中进行的研究表明，清除大部分衰老细胞就足够达到一定效果。最后，senolytic药物只会清理掉已经存在的衰老细胞——他们不会抑制今后这类细胞的生成，这就意味着衰老可以继续在机体内发挥其本身抑制肿瘤形成的作用。

这些优势并没能让所有人相信senolytics的力量。在他最初发现细胞衰老现象大约60年后，海弗利克如今认为衰老是一种不可遏制的生物物理过程，无法通过清除衰老细胞而改变这一过程。海弗利克说：“自从人类历史有记录以来，就不乏为了干预衰老这一过程所做出的努力。”“我们还是对干预衰老进程一无所知——完全不了解。”

在最近的研究结果鼓舞下，senolytics的粉丝们更加乐观。去年，范德乌森实验室在对超高龄小鼠进行测试时得到了出乎意料的结果，结果显示，清除掉正常衰老的小鼠体内的衰老细胞可以延缓相关老化器官衰竭，包括肾脏和心脏。并且——可以说是世界各地抗击衰老狂热支持者的福音——它将动物的平均寿命延长了大约25%。

柯克兰估计，小鼠研究的成功结果已经吸引了七八家公司进入该领域。在梅奥，已经开展了一项临床试验，使用达沙替尼和槲皮素联合治疗慢性肾病。柯克兰计划尝试用其他senolytics治疗不同的衰老相关性疾病。“我们打算在试验中使用多组药剂，并且观察多种疾病。”他说道。

大卫说，如果清除人体内的衰老细胞确实使年龄相关性疾病有所改善，研究人员将致力于创造更广泛的抗衰老疗法。与此同时，该领域的研究人员坚持认为，在完成适当的人体安全性测试之前，任何人都不应该服用这些药物。在啮齿动物中，senolytic化合物已被证明可以延缓伤口愈合，而且还可能有其他副作用。“这太危险了。”柯克兰说。

范德乌森说，继续回答基本的生物学问题就是该领域最大的成功。“只有这样我们才能理解衰老的真正含义，以及我们如何才能以一种智慧的方法来干预它。”

本文作者梅甘·斯库代拉里（Megan Scudellari）是马萨诸塞州波士顿的一名科学记者。

[资料来源：Nature][责任编辑：彦 隐]