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为什么下一代抗衰老药物瞄准巨噬细胞

《自然》杂志发表的一项新研究表明,随着衰老进程推进,巨噬细胞中分子伴侣介导的自噬(CMA)功能持续下降,导致它们清除衰老细胞的能力严重受损;激活CMA通路或许比传统的衰老细胞清除剂(senolytics)更具前景。

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免疫系统正在丧失其清理能力。

本月发表于《自然》的一项研究绘制了迄今最详细的分子图谱,揭示了为何衰老的免疫系统无法清除衰老细胞——那些所谓"僵尸细胞"的积累会推动与年龄相关的疾病。这一发现或许将重塑生物科技公司对下一代抗衰老疗法的思路。

简而言之:随着动物衰老,一种名为"分子伴侣介导的自噬"(CMA)的细胞质量控制过程在多组织中出现衰退。这种衰退不仅发生在衰老细胞自身内部,也发生在负责吞噬和清除这些细胞的巨噬细胞中。其结果是形成一个恶性反馈循环——衰老细胞分泌的因子进一步抑制巨噬细胞的CMA,而CMA的抑制又削弱了巨噬细胞识别和 engulf 死亡细胞的能力。这一循环自我强化。

研究人员由 Rosa Sereda 领导,使用来自年轻(4月龄)和老年(23月龄)小鼠的原代耳部成纤维细胞,结合一种可实时荧光追踪CMA活性的遗传报告系统。他们发现,当年轻成纤维细胞经Palbociclib处理被诱导进入衰老时,CMA会被显著上调。而老年成纤维细胞则未能做到这一点。老化细胞的基线CMA活性已较低,衰老诱导的CMA上调根本不会发生。

这一单一观察——衰老期间CMA上调失败的观察——引发了连锁下游效应,每一项都引人注目,综合来看更是对押注当前Senolytic(衰老细胞清除剂)策略的任何人发出令人警醒的信号。

CMA缺失重塑了衰老细胞的分泌组

衰老细胞之所以危险,不是因为它们安静地坐着不分裂。它们危险在于SASP——衰老相关分泌表型——这是一种包含炎性细胞因子、趋化因子、生长因子和蛋白酶的鸡尾酒,能够重塑周围组织,并能推动邻近细胞也走向衰老。

这篇《自然》论文显示,当CMA受损时,SASP的组成会发生改变。分泌组向具有更强促衰老特性的方向转变——即它更擅长将健康细胞转化为衰老细胞。与此同时,它召募并支持巨噬细胞通过"吞噬凋亡"(efferocytosis,一种清除凋亡或衰老细胞的特异性吞噬形式)来清除衰老细胞的能力则下降了。

蛋白质组学和代谢组学分析揭示了其机制。CMA通常在细胞向衰老过渡期间降解一组特定的蛋白质——涉及囊泡运输、代谢和细胞外基质重塑的蛋白质。当CMA被阻断或缺失时,这些蛋白质持续存在或累积,改变了衰老细胞的蛋白质组和代谢组。CMA缺陷的年轻细胞的代谢特征与自然老化细胞非常相似,这表明我们归因于衰老的许多特征,实际上可能源于CMA活性的下降。

通路富集分析指向脂肪酸β-氧化、三羧酸循环(TCA循环)、芳香族氨基酸代谢和线粒体功能的紊乱。这些不是边缘性发现,它们与支持SASP的能量重编程密切相关。

巨噬细胞这一面才是故事有趣之处

论文更重要的部分——也是治疗意义最大的部分——聚焦于巨噬细胞内部发生的变化。

巨噬细胞依赖CMA来内化和降解抑制吞噬作用的特定受体。当CMA活跃时,这些"刹车"受体被更新,使巨噬细胞能够释放其清理机器。当CMA被抑制——且衰老细胞的SASP主动抑制CMA时——这些抑制性受体在巨噬细胞表面累积。细胞变得对衰老靶标功能性地"失明"。

研究人员通过实验验证了这种双向关系。来自CMA受损衰老细胞的SASP反馈作用于巨噬细胞并下调其CMA。CMA受损的巨噬细胞表现出伤口愈合延迟和吞噬凋亡能力下降。衰老小鼠多组织的衰老细胞负荷增加。

然后是干预措施。

研究团队测试了对老年小鼠进行系统性的药理学CMA激活。结果是在各组织中大幅减少衰老细胞负荷,并在肺纤维化模型中改善了疾病严重程度。目前这只是少量实验,但效应方向一致:同时在衰老细胞和巨噬细胞中恢复CMA,比单独靶向其中任何一方面产生更清晰的疗效。

这对Senolytic投资逻辑意味着什么

过去几年抗衰老生物技术领域的主导策略是Senolytics——选择性杀死衰老细胞的药物。Unity Biotechnology等公司全部围绕这一逻辑构建管线。该策略在动物模型和早期人体试验中展现出潜力,但它隐含一个假设:主要问题是衰老细胞的存在,解决方案是清除它们。

这篇论文表明,问题可能是一半是清除障碍,而不是一半是病因。如果免疫系统清除衰老细胞的能力因与加速衰老相同的CMA衰退而受损,那么在不解决清除缺陷的情况下杀死剩余衰老细胞,可能只会延缓不可避免的反弹。新的衰老细胞会比我么免疫系统清除它们的速度更快积累。

CMA激活剂在治疗格局中占据不同的位置。它们不是细胞杀伤剂,而是机制恢复剂。这一区别对开发商而言意义重大,因为它改变了风险图谱和潜在的联合用药策略。

CMA激活剂可以与低剂量Senolytic联用,在减轻负担的同时恢复身体自身的清理机制。它也可用于衰老细胞积累驱动病理但无原发性免疫清除缺陷的疾病,如本研究中测试的肺纤维化模型。

这种生物学尚未在人体中得到验证。本研究中的小鼠为23月龄,大致相当于人类的中年晚期,且干预措施是全身性的。长期激活溶酶体降解通路的长期安全性尚不清楚——CMA参与数十种组织类型的蛋白质质量控制,慢性调控可能在脑、肝或肾中产生意外后果。

但概念性转变已经显现。该领域正从以"杀伤"为核心的框架转向以"清除"为核心的框架。这篇《自然》论文为此转变提供了迄今最有力的机制论据之一。

一个非显而易见的推论

大多数关于Senolytics和衰老研究的评论聚焦于疗效——哪些化合物有效、在哪些疾病中、以何种剂量。这篇论文更深层的故事在于两个通常分开讨论的"衰老标志"之间的界面:缺陷自噬与细胞衰老。

CMA正位于这一交汇处。它是一种自噬通路,同时也调控衰老细胞的蛋白质组和分泌组,并且在免疫细胞中对于清除衰老细胞是必需的。这一节点的破坏同时影响方程的两边——问题的产生和问题的解决。

这使得CMA成为一个杠杆点。恢复CMA的干预措施不仅仅治疗衰老的某一症状,它们解决了推动多个衰老标志的共同上游机制。对于一个一直在寻找具有广谱影响分子的领域来说,这种靶点正是吸引投资的那种。

这篇《自然》论文并未证明单独激活CMA能在人类中延长健康寿命。但它确实显示,在老年小鼠中,CMA激活减少了衰老细胞负荷并改善了疾病结局。这能否转化为有意义的临床获益,仍是决定CMA激活剂是加入日益扩大的Senolytic管线,还是仅停留于实验室兴趣的问题。

目前的证据指向前者。其生物学机制比主流叙事所暗示的更为清晰。