世界首富向抗衰老宣战：主攻细胞“抗衰老”

近年来，主攻细胞“抗衰老”的研究相继开展，并不断有新的创新策略被提出。此前，《Multidisciplinary Digital Publishing Institute》期刊就总结了间充质干细胞与抗衰策略及未来的挑战，提到间充质干细胞（MSC）参与组织信号的大量工作，包括增殖、抗炎、抗氧化应激、促血管生成、抗肿瘤、抗纤维化和抗微生物等作用，最终起到帮助维持组织稳态【1】。

目前科学界已经提出了三种基于MSC的抗衰策略——消除衰老细胞、MSC再生或替换衰老的MSC。在这篇综述中，研究者提出了第四种策略——干细胞细胞间信号的外源性恢复（ERISSC）。

衰老是一个复杂的生理学、心理学和社会学的过程，由生理稳态的破坏引起。提示衰老的标志特征主要有：基因组不稳定性、表观遗传改变、端粒磨损、代谢功能障碍、蛋白质稳态丧失、线粒体功能障碍、干细胞耗竭、细胞衰老和细胞间通讯改变【2-3】。

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目前，科学家关于衰老的假说有多种。其中一种是复制性衰老。1961年，Hayflick和Moorhead证明发现正常培养的人类成纤维细胞在进入不可逆的生长停滞（称为复制衰老）之前会表现出有限的细胞分裂能力。DNA复制时端粒缩短，持续的端粒侵蚀可能导致不可逆的增殖停滞，即为复制性衰老。

另一种衰老的假说与自噬功能相关。自噬功能效率随年龄增长而减低。自噬通过清除细胞损伤成分来防止与年龄相关的细胞损伤，维持细胞内稳态的重要生理过程。

此外，组蛋白调控的表观基因修饰，从而导致沉默基因，也被认为与细胞衰老密切相关。

衰老发生的驱动因素：

①　DNA损伤应答（DNA damage response，DDR）

②　端粒缩短和损伤（Telomere shortening and damage）

③　癌基因激活诱导衰老（Oncogene activation）

目前已经提出了三种基于MSC的抗衰策略：消除衰老细胞、MSC再生或替换衰老的MSC。这些策略包括使用溶血药物、抗氧化剂和基因工程，或移植较年轻的MSC。

然而，这些策略可能存在长期使用不同药物或细胞治疗药物的不利影响的缺点。因此在这篇研究中，研究者提出了“干细胞细胞间信号的外源性恢复”（ERISSC）的新策略。

这一策略基于间充质干细胞具有维持细胞稳态的生物学效应，其分泌产物具有抗衰作用，这些可能成为间充质干细胞成为抗衰老的新策略。

1)     消除衰老细胞

实验研究发现，抗衰药物可以消除小鼠体内的衰老细胞，缓解与年龄相关的疾病，例如肌肉减少、肺纤维化、代谢相关综合征、骨质疏松、心血管功能障碍、糖尿病和痴呆症等。代表药物BCL-2家族抑制剂（达沙替尼、槲皮素）在细胞程序性死亡的调控中具有核心作用。

2)     间充质干细胞的活力逆转

使间充质干细胞恢复年轻化的方法可能基于抗氧化药物、自噬调节、microRNA治疗以及预处理修饰和基因修饰。

l  抗氧化剂，例如坏血酸、乳铁蛋白、N-乙酰-L-半胱氨酸、高丽大蓟叶提取物（Cirsium setidens）等可以通过减少RO生成来逆转MSC衰老。

l  调节自噬水平，代表药物雷帕霉素、褪黑素。

雷帕霉素作为一种自噬抑制剂，可以显著下调衰老间充质干细胞中衰老相关分泌表型（SASP），通过调节雷帕霉素靶点（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路从而达到延缓衰老的效果。其中，mTOR信号通路在体内调节基本细胞生理代谢，如能量、营养和压力状态，可以称为是细胞代谢的“主要开关”。

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褪黑素可以通过上调热休克蛋白HSPA1L增加了衰老MSC线粒体中的抗氧化酶活性，从而逆转间充质干细胞衰老。

基因工程是另一种用于减缓MSC老化的策略，其中已有许多分子被确定为潜在的目标。例如，Simonsen,J.L提出异位表达的端粒酶逆转录在废除衰老MSC中起到重要作用。例如，Eb-B2受体酪氨酸激酶4(ERBB4)在老年人骨髓间充质干细胞中的引入可挽救其衰老特性，并重新赋予其抗氧化应激能力。过表达巨噬细胞移动抑制因子（MIF）通过激活自噬使老化的MSC重新具有活力。

除此之外，针对间充质干细胞作为抗衰基础的体外研究表明，microRNA可以调节MSC的衰老。例如，MiR-1292通过Wnt/β-catenin信号通路调节衰老和骨形成。但仍需要大量针对MSC中几个衰老相关的microRNA在体内的抗衰机制的研究。

3)     替换衰老的间充质干细胞

年龄对间充质干细胞的质量和寿命有很大的影响，来自青年供体的间充质干细胞与老年供体的相比，具有更高的增殖能力和分化潜能。

最近研究表明，同种异体间充质干细胞移植可降低老年患者血清TNF-α，而血清TNF-α被认为是一种与年龄相关的慢性疾病相关的炎症标记物。在创伤性脑损伤模型中，发现年轻大鼠的间充质干细胞移植后功能恢复明显优于老年大鼠的间充质干细胞，这表明间充质干细胞的神经保护作用具有年龄依赖性。

除此之外，最近在扩张型心肌病患者中的一项研究表明，心肌注射年轻的同种自体间充质干细胞，改善他们的心脏功能。另一方面，在当前的临床研究中，MSC移植还可用于治疗创伤性脑损伤、脊髓损伤、心血管疾病、中风和肝脏疾病等疾病。

为了进一步验证这一猜想，研究者通过给予不同剂量的同种异体来源的MSC，在老年患者中进行了两项I期和II期临床试验。在第一次临床试验中，每组5名患者分别接受了2000万、1亿和2亿的间充质干细胞静脉注射。所有患者在3个月和6个月时的6分钟步行距离增加，血清TNF-α水平下降。

在II期连续临床试验中，30名老年虚弱患者被随机分为接受1亿个间充质干细胞静脉注射移植和2亿个MSC细胞，实验发现两个治疗组的免疫功均能得到改善。此外，这两项试验证实，1亿个细胞剂量优于2亿个细胞剂量。一种可能的解释与较高剂量对细胞滞留或细胞存活存在潜在的有害影响。根据这些初步临床研究和即将进行的III期临床试验，我们可能得出结论——MSC移植可能是一种治疗衰老的创新疗法。

基于MSC通过细胞间信号“星系”的分泌有助于维持组织稳态的假设，研究人员提出了“干细胞细胞间信号的外源性恢复”（ERISSC）的新抗衰策略（如图）。这种新策略可以通过使用MSC分泌衍生产品来实现，而衍生品可以通过这些多功能细胞的体外培养来获得。

图：与间充质干细胞（MSC）和体细胞衰老有关的生理病理机制，以及“干细胞细胞间信号的外源恢复”（ERISSC）策略。图片来源【1】

最新数据表明，MSC的大多数效应是由于分泌旁分泌因子，如生长因子、细胞因子和EVs，这些因子具有再生、抗炎、血管生成、抗凋亡、抗氧化应等作用。这使得MSC分泌体成为一种用于恶性衰老进行性发展后恢复生理组织稳态的理想治疗方案。

1)     间充质干细胞条件培养基（MSC-CM）：初步报告显示MSC分泌物衍生产品（如CM或EV）在衰老相关实验模型中取得一定的功效。据报道，来自人胎儿间充质干细胞的条件培养基显著降低了SA-βGal的表达，并降低氧化应激，改善了成年间充质干细胞的复制性衰老，增强了其细胞增殖和分化潜能。类似的方法表明，来源于间充质干细胞条件培养基可调节IL1β处理的OA软骨细胞的衰老特征，减少了肌动蛋白应力纤维的数量和γH2AX病灶的积聚，并降低了氧化应激。在最近的一项研究中，在实验模型中，胎儿真皮间充质干细胞条件培养基提高了抗成人真皮成纤维细胞的抗衰老作用。

2)     间充质干细胞外囊泡（MSC-EVS）:有数据表明，这些来自健康供体的囊泡降低了从OA患者分离的成骨细胞中的SA-βGal活性和γH2AX活性，同时降低了氧化应激和促炎细胞因子PGE2和IL6。来自年轻间充质干细胞的外囊泡也减少了间充质干细胞在第10-14代后的衰老特征。最近有报道称年轻间充质干细胞外囊泡，使衰老的内皮祖细胞（EPCs）恢复活力。

小结：

随着全球人口老龄化加剧，寻求创新解决方案的必要性将变得越来越重要。因此，以干细胞为核心的再生医学在对抗身体衰老和认知能力下降的斗争中将发挥核心作用。比如这篇综述总结的间充质干细胞四大抗衰老研究策略，给人类开发创新疗法带来了新思路。尽管干细胞和衰老在许多科幻电影中有所体现，但科学研究仍处于早期。相信随着科学技术的发展，干细胞对于延缓衰老的研究将从荧幕搬至现实。

参考文献：

1.      Fraile M, Eiro N, Costa L A, et al. Aging and Mesenchymal Stem Cells: Basic Concepts, Challenges and Strategies[J]. Biology, 2022, 11(11): 1678.

2.      López-Otín, C.; Blasco, M.A.; Partridge, L.; Serrano, M.; Kroemer, G. The hallmarks of aging. Cell 2013, 153, 1194–1217.

3.      Lidzbarsky, G.; Gutman, D.; Shekhidem, H.A.; Sharvit, L.; Atzmon, G. Genomic Instabilities, Cellular Senescence, and Aging: In Vitro, In Vivo and Aging-Like Human Syndromes. Front. Med. 2018, 5, 104.

4.      Di Micco R, Krizhanovsky V, Baker D, et al. Cellular senescence in ageing: from mechanisms to therapeutic opportunities[J]. Nature reviews Molecular cell biology, 2021, 22(2): 75-95.

5.      Lu Y X, Regan J C, Eßer J, et al. A TORC1-histone axis regulates chromatin organisation and non-canonical induction of autophagy to ameliorate ageing[J]. Elife, 2021, 10: e62233.

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