凌 寒/編譯

清除僵尸細(xì)胞，永葆青春不老

凌 寒/編譯

● 殺死那些拒絕自己死亡的細(xì)胞是一種強(qiáng)有力的抗衰老策略，該結(jié)論已經(jīng)在小鼠中得到驗(yàn)證。現(xiàn)在將要在人類(lèi)身上進(jìn)行測(cè)試了。

簡(jiǎn)·范德烏森（Jan van Deursen）對(duì)他在 2000年創(chuàng)造的樣貌衰老的轉(zhuǎn)基因小鼠感到困惑。小鼠并未像預(yù)期的那樣發(fā)展出腫瘤，而是罹患了一種陌生的疾病。在它們3個(gè)月大的時(shí)候，它們的皮毛已經(jīng)變薄，眼睛蒙上了一層白內(nèi)障。他花了好幾年的時(shí)間才弄明白為什么這些小鼠衰老得如此之快：他們的身體塞滿(mǎn)了一種奇怪的細(xì)胞，這種細(xì)胞不會(huì)分裂，但也不會(huì)死亡。

這種現(xiàn)象讓明尼蘇達(dá)州羅徹斯特市梅奧診所的范德烏森和他的同事們產(chǎn)生了一個(gè)想法：把小鼠體內(nèi)這些“僵尸”細(xì)胞清除掉的話(huà)，是否能延緩它們的過(guò)早衰老？答案是肯定的。在2011年的一項(xiàng)研究中，研究小組發(fā)現(xiàn)，消除這些“衰老”的細(xì)胞會(huì)阻止許多衰老帶來(lái)的對(duì)機(jī)體的破壞。這引發(fā)了一系列類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)。在此后的7年時(shí)間里，許多實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了在老化的器官中衰老細(xì)胞會(huì)不斷積累，清除它們可以減輕甚至預(yù)防某些疾病。僅在2017年，清除小鼠體內(nèi)的衰老細(xì)胞已被證明可以使小鼠的健康、皮毛密度和腎臟功能得到恢復(fù)。此舉還改善了肺部疾病，甚至修復(fù)了受損的軟骨。在2016年的一項(xiàng)研究中，清除衰老細(xì)胞似乎延長(zhǎng)了正常衰老小鼠的壽命。

“僅僅通過(guò)清除衰老細(xì)胞，你就可以刺激新的組織產(chǎn)生?！闭淠莞ァと~莉綏夫（Jennifer Elisseeff）說(shuō)道。她是馬里蘭州巴爾的摩市約翰霍普金斯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師及軟骨修復(fù)論文的主要作者。她說(shuō)，此舉啟動(dòng)了一些組織的自然修復(fù)機(jī)制。

這種抗衰老現(xiàn)象在衰老細(xì)胞的研究中是一個(gè)意想不到的轉(zhuǎn)折，衰老細(xì)胞是一種常見(jiàn)的、非分裂型的細(xì)胞，在50多年前首次被命名。當(dāng)一個(gè)細(xì)胞進(jìn)入衰老期——幾乎所有的細(xì)胞都有這樣的潛能——它會(huì)停止自我復(fù)制，釋放出數(shù)百種蛋白質(zhì)，并全力以赴地啟動(dòng)反死亡通路。衰老細(xì)胞進(jìn)入了衰退期：既未完全死亡，也沒(méi)有達(dá)到頂峰時(shí)期的分裂狀態(tài)。

現(xiàn)在，生物技術(shù)和制藥公司都熱衷于測(cè)試一種被稱(chēng)為senolytics的藥物——這種藥物可以殺死衰老細(xì)胞，以期能夠返老還童，或者至少是阻止衰老對(duì)機(jī)體造成的破壞。位于加利福尼亞州舊金山市的“聯(lián)合生物科技公司”由范德烏森等人共同創(chuàng)立，計(jì)劃在未來(lái)的兩年半時(shí)間里進(jìn)行多項(xiàng)臨床試驗(yàn)，對(duì)患有骨關(guān)節(jié)炎、眼疾和肺部疾病的患者進(jìn)行治療。在梅奧，參加了2011年那項(xiàng)研究的老年病學(xué)專(zhuān)家詹姆斯·柯克蘭（James Kirkland）小心翼翼地開(kāi)始了一些小型的、概念驗(yàn)證性質(zhì)的試驗(yàn)，讓senolytic藥物與一系列與衰老相關(guān)的疾病進(jìn)行對(duì)抗。“我夜夜失眠，因?yàn)檫@些東西用在小鼠或大鼠身上總是療效顯著，但當(dāng)你準(zhǔn)備在人體上進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，研究就會(huì)陷入僵局?！笨驴颂m說(shuō)道。

沒(méi)有其他任何抗衰老的靈丹妙藥能突破這道屏障，這一現(xiàn)狀情有可原。想要進(jìn)行臨床試驗(yàn)來(lái)衡量健康壽命的增長(zhǎng)情況，幾乎不可能獲得資金支持。即使僅僅作為一個(gè)概念，“衰老”一詞也是模棱兩可的。美國(guó)食品藥品管理局并沒(méi)有將其列為需要治療的情況。

聯(lián)合生物科技公司總裁內(nèi)德·大衛(wèi)（Ned David）說(shuō)，盡管如此，如果有什么試驗(yàn)?zāi)軌蛱岣摺澳呐乱稽c(diǎn)點(diǎn)人類(lèi)的效能”，就需要拼盡全力開(kāi)發(fā)相關(guān)治療方法，更好地理解衰老基本進(jìn)程。其他研究這一過(guò)程的科研人員也在密切關(guān)注。紐約市阿爾伯特·愛(ài)因斯坦醫(yī)學(xué)院衰老研究所主任尼爾·巴爾齊萊（Nir Barzilai）表示，senolytics已經(jīng)“完全準(zhǔn)備好了”進(jìn)行臨床試驗(yàn)，“我認(rèn)為，senolytics是一種即將問(wèn)世并且即刻就能對(duì)老年人顯著起效的藥物，甚至在未來(lái)的幾年內(nèi)對(duì)老年人依然有效?！?/p>

衰老“陰暗面”

當(dāng)微生物學(xué)家萊納德·海弗利克（Leonard Hayflick）和保爾·莫海德（Paul Moorhead）在 1961年創(chuàng)造了“衰老”這個(gè)詞時(shí)，他們建議用這個(gè)詞來(lái)指代細(xì)胞層面上的衰老。但那時(shí)很少有人做關(guān)于衰老的研究，海弗利克回憶說(shuō)，人們因?yàn)樗麑?duì)細(xì)胞衰老進(jìn)行觀察研究而叫他白癡。關(guān)于細(xì)胞衰老的想法被忽略了幾十年。

盡管許多細(xì)胞確實(shí)會(huì)自我消亡，但分裂出的體細(xì)胞（除生殖細(xì)胞以外的細(xì)胞）均有衰老的能力。但在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，人們對(duì)這些邁入薄暮之年的細(xì)胞只是感到好奇，西班牙巴塞羅那生物醫(yī)學(xué)研究所的曼努埃爾·塞拉諾（Manuel Serrano）說(shuō)道。他進(jìn)行衰老研究已超過(guò)25年?！拔覀儾⒉磺宄@些細(xì)胞是不是在做很重要的事情。”盡管自動(dòng)喪失了復(fù)制的能力，衰老細(xì)胞仍然保持著活躍的新陳代謝水平，通常都繼續(xù)執(zhí)行著基本的細(xì)胞功能。

到了2005年左右，衰老主要被理解為一種阻滯受損細(xì)胞生長(zhǎng)，從而抑制腫瘤發(fā)展的方式。現(xiàn)如今，科研人員繼續(xù)研究衰老是如何在機(jī)體發(fā)育和疾病中發(fā)生的。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)細(xì)胞發(fā)生突變或受到損傷時(shí)，它通常會(huì)停止分裂,以避免將損傷傳遞到子細(xì)胞。衰老細(xì)胞也出現(xiàn)在胎盤(pán)和胚胎中,在這里它們似乎會(huì)在被其他細(xì)胞清除之前指導(dǎo)臨時(shí)結(jié)構(gòu)的形成。

但沒(méi)過(guò)多久，科研人員就發(fā)現(xiàn)了分子生物學(xué)家朱迪斯·坎皮西（Judith Campisi）所謂的衰老“陰暗面”。2008年，位于加利福尼亞州諾瓦托巴克衰老研究所的3個(gè)包括坎皮西團(tuán)隊(duì)在內(nèi)的研究小組，揭示了衰老細(xì)胞會(huì)分泌大量的分子——包括細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和蛋白酶——影響附近細(xì)胞的功能并引發(fā)局部炎癥反應(yīng)。坎皮西研究小組將這一活動(dòng)命名為細(xì)胞衰老相關(guān)分泌表型，即SASP。在最近一項(xiàng)尚未發(fā)表的研究中，她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種參與SASPs的蛋白質(zhì)。

塞拉諾說(shuō)，在年輕、健康的組織中，這些分泌物很可能是機(jī)體修復(fù)過(guò)程的一部分，通過(guò)該過(guò)程，受損細(xì)胞激發(fā)附近組織進(jìn)行修復(fù)并發(fā)出求救信號(hào)促使免疫系統(tǒng)清除它們。然而在某種情況下，衰老細(xì)胞開(kāi)始積聚——該過(guò)程與骨關(guān)節(jié)炎（一種關(guān)節(jié)的慢性炎癥）和動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)。沒(méi)有人確切知道這一現(xiàn)象何時(shí)因何而發(fā)生。有人提出隨著時(shí)間的推移，免疫系統(tǒng)會(huì)停止對(duì)衰老細(xì)胞的響應(yīng)。

令人驚訝的是，衰老細(xì)胞在每個(gè)組織中都存在輕微的差異性。它們分泌不同的細(xì)胞因子，表達(dá)不同的胞外蛋白，并且使用不同的策略來(lái)逃避死亡。這種令人難以置信的多樣性使得實(shí)驗(yàn)室對(duì)衰老細(xì)胞的檢測(cè)和形象化成了巨大的挑戰(zhàn)?！瓣P(guān)于衰老細(xì)胞沒(méi)有任何明確性的東西。完全沒(méi)有。到此為止。”坎皮西說(shuō)道。

事實(shí)上，就連衰老細(xì)胞的決定性特征——不進(jìn)行分裂——也尚未有定論。例如，在化療之后，細(xì)胞需要兩周的時(shí)間才能變成衰老細(xì)胞，在這之后又會(huì)從一定程度上恢復(fù)到一種增殖、癌變的狀態(tài)，阿爾伯特·愛(ài)因斯坦醫(yī)學(xué)院的藥理學(xué)家海莉·麥克達(dá)德（Hayley McDaid）說(shuō)道。2017年，科研人員進(jìn)行的一項(xiàng)大型協(xié)作研究發(fā)現(xiàn)，在化療后清除皮膚癌和乳腺癌小鼠模型中的衰老細(xì)胞，可以減慢癌癥的擴(kuò)散趨勢(shì)。這一發(fā)現(xiàn)為上述觀點(diǎn)提供了佐證。

普遍特征的缺乏使得開(kāi)展衰老細(xì)胞的研究舉步維艱。范德烏森說(shuō)，科研人員不得不使用龐大的一組生物標(biāo)志物在組織中尋找他們，這使得這項(xiàng)工作既費(fèi)力又費(fèi)錢(qián)。一組衰老細(xì)胞通用的生物標(biāo)志物可以使工作大大簡(jiǎn)化，但是科研人員找不到任何可以進(jìn)行標(biāo)記的特定蛋白或可以進(jìn)行識(shí)別的生理過(guò)程?！拔业腻X(qián)會(huì)花在永遠(yuǎn)也找不到衰老細(xì)胞特異性生物標(biāo)志物上，”坎皮西補(bǔ)充道，“對(duì)于這件事，我敢賭上一瓶好酒?！?/p>

然而，2017年早些時(shí)候，有一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)出了計(jì)算組織中的衰老細(xì)胞的方法。以色列雷霍沃特魏茨曼科學(xué)研究所的瓦萊里·科里茨漢諾夫斯基（Valery Krizhanovsky）和他的同事們對(duì)組織中衰老細(xì)胞分子標(biāo)志物進(jìn)行染色和成像，以分析小鼠體內(nèi)腫瘤及衰老組織中衰老細(xì)胞的數(shù)量。“找到的衰老細(xì)胞比我原先設(shè)想的要多得多?！笨评锎臐h諾夫斯基說(shuō)道。在幼鼠中，任何器官中的衰老細(xì)胞數(shù)量都不會(huì)超過(guò)1%。然而，在兩歲齡小鼠中，某些器官中衰老細(xì)胞所占比例高達(dá)20%。

但是，這些讓人難以捉摸的垂暮之年的細(xì)胞給人帶來(lái)了一線(xiàn)希望：也許它們很難被找到，但是它們很容易被殺死。

趕走老化

2011年11月，在一架行程3小時(shí)的航班上，大衛(wèi)研讀了范德烏森和柯克蘭剛剛發(fā)表的有關(guān)清除僵尸細(xì)胞的論文。緊接著，他一而再，再而三地讀了起來(lái)。這個(gè)想法“既簡(jiǎn)單又美好，”大衛(wèi)回憶道，“簡(jiǎn)直充滿(mǎn)了詩(shī)情畫(huà)意?！憋w機(jī)降落后，大衛(wèi)——這位企業(yè)家立即給范德烏森打了電話(huà)，并在72小時(shí)內(nèi)說(shuō)服他會(huì)面，討論組建一個(gè)抗衰老公司。

柯克蘭和加州拉霍亞市的桑福德伯納姆醫(yī)學(xué)研究所的同事們首先嘗試用高通量篩選的方式，來(lái)快速識(shí)別一種可以殺死衰老細(xì)胞的化合物。但柯克蘭回憶道，他們發(fā)現(xiàn)判斷一種藥物是否會(huì)影響分裂細(xì)胞或非分裂細(xì)胞是“一項(xiàng)極為艱巨的任務(wù)”。經(jīng)過(guò)幾次失敗的嘗試后，他又采取了另一種策略。

衰老細(xì)胞依靠保護(hù)機(jī)制在“不死”狀態(tài)下存活，因此柯克蘭聯(lián)手勞拉·尼爾德恩霍佛（Laura Niedernhofer）以及來(lái)自于佛羅里達(dá)州朱庇特市斯克里普斯研究所的其他人開(kāi)始尋找這些機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)了6種可以抑制細(xì)胞死亡的信號(hào)通路，衰老細(xì)胞激活這些信號(hào)通路以存活。

接下來(lái)的問(wèn)題就是找到能夠破壞這些通路的化合物。在2015年初，研究小組確定了第一批senolytics藥物：一種通過(guò)了FDA認(rèn)證的化療藥物達(dá)沙替尼，該藥物可以清除老化的人類(lèi)脂肪細(xì)胞祖細(xì)胞；一種植物源性的健康食品補(bǔ)充劑槲皮素，它能夠從一眾其他類(lèi)型細(xì)胞中靶向老化的人類(lèi)內(nèi)皮細(xì)胞。兩種藥物相結(jié)合其功效勝過(guò)單獨(dú)使用，能夠緩解小鼠體內(nèi)一系列衰老相關(guān)性疾病。

10個(gè)月后，小石城阿肯色大學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)院的周道宏（Daohong Zhou）及其同事找到了一種目前名為navitoclax的senolytic類(lèi)化合物，這種藥物能夠抑制BCL-2家族中的兩種蛋白，而這兩種蛋白通常有助于細(xì)胞的存活。數(shù)周內(nèi)，柯克蘭實(shí)驗(yàn)室及科里茨漢諾夫斯基實(shí)驗(yàn)室也報(bào)道了相似的發(fā)現(xiàn)。

截至目前，文獻(xiàn)中已報(bào)道了14種senolytics，包括小分子、抗體以及2017年3月份發(fā)現(xiàn)的一種可激活細(xì)胞凋亡通路，能夠使老齡小鼠恢復(fù)毛發(fā)光澤及體能的肽。

到目前為止，每一種senolytic都能殺死一種特定的衰老細(xì)胞。因此，針對(duì)衰老引起的不同疾病，需要多種類(lèi)型的senolytics?！斑@正是抗衰老藥物研發(fā)的難點(diǎn)所在：每個(gè)衰老細(xì)胞可能存在不同的方法來(lái)保護(hù)自己，所以我們必須開(kāi)發(fā)出不同的藥物組合來(lái)消滅它們?！蹦釥柕露骰舴鹫f(shuō)道。聯(lián)合生物科技公司持有一部大型檔案集，記錄了哪類(lèi)衰老細(xì)胞與哪種疾病有關(guān)；某種特定類(lèi)型的衰老細(xì)胞所特有的弱點(diǎn)，如何開(kāi)發(fā)利用這些缺陷；以及針對(duì)某個(gè)特定組織開(kāi)發(fā)合適的抗衰老藥物所需的化學(xué)物質(zhì)。大衛(wèi)說(shuō)，毫無(wú)疑問(wèn)，針對(duì)不同的適應(yīng)證，需要開(kāi)發(fā)不同類(lèi)型的抗衰老藥物?！霸谕昝朗澜缋?，你無(wú)須為此事如此大費(fèi)周章。然而不幸的是，生物學(xué)的世界與此大相徑庭?！?/p>

盡管存在諸多挑戰(zhàn)，senolytic藥物仍然擁有一些引人注目的特質(zhì)。衰老細(xì)胞也許只需要定期清除——比方說(shuō)，一年一次——就能防止或延緩疾病的發(fā)生。因此這種藥物只需在短期內(nèi)備用。這種“打一槍就跑”的給藥方式可以減少副作用發(fā)生的概率，人們可以在健康狀況良好的時(shí)候服用這些藥物。聯(lián)合生物科技公司計(jì)劃將這些化合物直接注射到病變組織中，比如罹患骨關(guān)節(jié)炎的膝關(guān)節(jié)，或者患有老年性黃斑變性的人的眼球后部。

與癌癥殘留的單個(gè)細(xì)胞即可滋生出新的腫瘤不同，沒(méi)有必要?dú)⑺澜M織中所有的衰老細(xì)胞：在小鼠中進(jìn)行的研究表明，清除大部分衰老細(xì)胞就足夠達(dá)到一定效果。最后，senolytic藥物只會(huì)清理掉已經(jīng)存在的衰老細(xì)胞——他們不會(huì)抑制今后這類(lèi)細(xì)胞的生成，這就意味著衰老可以繼續(xù)在機(jī)體內(nèi)發(fā)揮其本身抑制腫瘤形成的作用。

這些優(yōu)勢(shì)并沒(méi)能讓所有人相信senolytics的力量。在他最初發(fā)現(xiàn)細(xì)胞衰老現(xiàn)象大約60年后，海弗利克如今認(rèn)為衰老是一種不可遏制的生物物理過(guò)程，無(wú)法通過(guò)清除衰老細(xì)胞而改變這一過(guò)程。海弗利克說(shuō)：“自從人類(lèi)歷史有記錄以來(lái)，就不乏為了干預(yù)衰老這一過(guò)程所做出的努力。”“我們還是對(duì)干預(yù)衰老進(jìn)程一無(wú)所知——完全不了解?！?/p>

在最近的研究結(jié)果鼓舞下，senolytics的粉絲們更加樂(lè)觀。去年，范德烏森實(shí)驗(yàn)室在對(duì)超高齡小鼠進(jìn)行測(cè)試時(shí)得到了出乎意料的結(jié)果，結(jié)果顯示，清除掉正常衰老的小鼠體內(nèi)的衰老細(xì)胞可以延緩相關(guān)老化器官衰竭，包括腎臟和心臟。并且——可以說(shuō)是世界各地抗擊衰老狂熱支持者的福音——它將動(dòng)物的平均壽命延長(zhǎng)了大約25%。

柯克蘭估計(jì)，小鼠研究的成功結(jié)果已經(jīng)吸引了七八家公司進(jìn)入該領(lǐng)域。在梅奧，已經(jīng)開(kāi)展了一項(xiàng)臨床試驗(yàn)，使用達(dá)沙替尼和槲皮素聯(lián)合治療慢性腎病。柯克蘭計(jì)劃嘗試用其他senolytics治療不同的衰老相關(guān)性疾病?！拔覀兇蛩阍谠囼?yàn)中使用多組藥劑，并且觀察多種疾病。”他說(shuō)道。

大衛(wèi)說(shuō)，如果清除人體內(nèi)的衰老細(xì)胞確實(shí)使年齡相關(guān)性疾病有所改善，研究人員將致力于創(chuàng)造更廣泛的抗衰老療法。與此同時(shí)，該領(lǐng)域的研究人員堅(jiān)持認(rèn)為，在完成適當(dāng)?shù)娜梭w安全性測(cè)試之前，任何人都不應(yīng)該服用這些藥物。在嚙齒動(dòng)物中，senolytic化合物已被證明可以延緩傷口愈合，而且還可能有其他副作用?！斑@太危險(xiǎn)了。”柯克蘭說(shuō)。

范德烏森說(shuō)，繼續(xù)回答基本的生物學(xué)問(wèn)題就是該領(lǐng)域最大的成功?！爸挥羞@樣我們才能理解衰老的真正含義，以及我們?nèi)绾尾拍芤砸环N智慧的方法來(lái)干預(yù)它?！?/p>

本文作者梅甘·斯庫(kù)代拉里（Megan Scudellari）是馬薩諸塞州波士頓的一名科學(xué)記者。

[資料來(lái)源：Nature][責(zé)任編輯：彥 隱]