衰老一無是處?西班牙著名抗衰學(xué)者:衰老細(xì)胞還能強(qiáng)效抗癌
個(gè)體的衰老從細(xì)胞開始[1],當(dāng)認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),衰老生物學(xué)便開展了一場(chǎng)對(duì)衰老細(xì)胞的大型截殺:槲皮素+達(dá)沙替尼、ABT-263、葡萄籽PCC1…大批senolytics(清除衰老細(xì)胞策略)[2]圍追堵截下,抗衰效果初顯成效(最顯著的能延長(zhǎng)小鼠壽命64.2%)[3]。
但是衰老細(xì)胞真的一無是處嗎?小可憐衰老細(xì)胞遇到了猖獗一時(shí)的癌細(xì)胞,兩者卻碰撞出了不一樣的火花,而這火花近幾日被西班牙知名抗癌抗衰雙料大佬Manuel Serrano及其團(tuán)隊(duì)捕獲到了:衰老細(xì)胞擁有很強(qiáng)的抗腫瘤潛力[4]。
DNA的損傷會(huì)讓細(xì)胞走向兩個(gè)不同的方向:衰老細(xì)胞和癌細(xì)胞,但是兩者卻完全不同。
衰老細(xì)胞會(huì)停止分裂增殖的細(xì)胞周期,分泌SASP(衰老相關(guān)表型),召喚免疫細(xì)胞前來[5-6]把自己清理掉,及時(shí)止損[1]。當(dāng)分泌的SASP或者召喚的免疫細(xì)胞太多,這些多余的炎性因子和免疫細(xì)胞積累起來,機(jī)體就會(huì)處于慢性炎癥的狀態(tài),造成炎癥衰老[7]。
現(xiàn)如今熱門的衰老細(xì)胞清除抗衰方法(senolytics),就是從根源出發(fā),清除衰老細(xì)胞的同時(shí)解決下游炎性衰老。
圖注:衰老細(xì)胞的成因和影響
同比之下,癌細(xì)胞就危險(xiǎn)很多:癌細(xì)胞選擇關(guān)閉細(xì)胞自身檢查機(jī)制,一路分裂增殖下去[8]。與衰老細(xì)胞不同,為了不被殺掉,癌細(xì)胞甚至“研究”出了種種方法來逃避免疫細(xì)胞的檢查,如加工隱藏自己的抗原信息、通過表達(dá)一些分子偽裝成正常細(xì)胞等[9-10]。
對(duì)于癌細(xì)胞,一種名為免疫原性死亡(ICD)的生理途徑尤為重要:癌細(xì)胞被非特異性免疫細(xì)胞(NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等)意外殺死的同時(shí),引起了特異性免疫細(xì)胞(CD8+ T細(xì)胞等)的注意,繼而通知更多的免疫細(xì)胞前來圍剿癌癥組織[11]。
圖注:癌細(xì)胞通過免疫原性死亡激活適應(yīng)性免疫
巡邏的樹突狀細(xì)胞(傳遞抗原信息的細(xì)胞)先發(fā)現(xiàn)死亡的癌細(xì)胞,經(jīng)過加工篩選從癌細(xì)胞尸體上獲取直接抗原信息,再告訴CD8+ T細(xì)胞并激活它們,讓它們能夠根據(jù)有效信息針對(duì)性地前來殺傷癌細(xì)胞,發(fā)揮清除癌細(xì)胞主力軍的作用。
衰老細(xì)胞召喚免疫細(xì)胞,而癌細(xì)胞躲避免疫細(xì)胞。于是研究者們就想到,能否利用衰老細(xì)胞的特征把免疫細(xì)胞召集到癌細(xì)胞周圍,順勢(shì)發(fā)揮抗癌作用?這個(gè)想法一經(jīng)產(chǎn)生就引起了研究者們的強(qiáng)烈興趣,他們從可行性和高效性兩個(gè)角度出發(fā),探索衰老細(xì)胞是否真的能抗癌。
No.1
衰老細(xì)胞抗癌具有可行性
首先為了驗(yàn)證普通衰老細(xì)胞誘發(fā)強(qiáng)效免疫應(yīng)答的可能性,研究者們將衰老的鼠胚胎成纖維細(xì)胞和免疫細(xì)胞放在一起培養(yǎng),來判斷它們誘導(dǎo)激活免疫的潛力,而實(shí)驗(yàn)結(jié)果完美地證實(shí)了研究者們的猜想。
衰老細(xì)胞能迅速召喚免疫細(xì)胞
促衰劑作用下,成纖維細(xì)胞炎性因子(SASP)的分泌飆升,引發(fā)免疫細(xì)胞識(shí)別所必需的MHC-1類分子[12]表達(dá)也顯著增高。召喚鈴撥出去了,接見準(zhǔn)備也籌措好了,就等著免疫細(xì)胞上門。
圖注:衰老細(xì)胞上MHC-I類分子表達(dá)水平
免疫細(xì)胞被有效聚集到衰老細(xì)胞周圍,那剩下的步驟就是活化和殺傷,在誘導(dǎo)免疫細(xì)胞活化方面,衰老細(xì)胞也沒讓研究者們失望。
衰老細(xì)胞具有免疫原性
當(dāng)免疫細(xì)胞趕到衰老細(xì)胞周圍,相比未衰老細(xì)胞,衰老細(xì)胞能更快地激活這些免疫細(xì)胞,并形成免疫記憶,下次再遇到衰老細(xì)胞的時(shí)候也能更快響應(yīng)。
這種快速激活免疫細(xì)胞的能力也從蛋白質(zhì)組的角度得到了驗(yàn)證,衰老細(xì)胞表面有不下10種自己就能誘發(fā)免疫細(xì)胞特異性激活的蛋白片段。
圖注:從蛋白組中篩選出的top10免疫原性蛋白,及其基因等信息
No.2
本是同根生,相煎何太急——衰老癌細(xì)胞的最強(qiáng)內(nèi)鬼計(jì)劃
接下來,為了驗(yàn)證衰老癌細(xì)胞在抗癌作用上的高效性,研究者們采用了生物體對(duì)抗癌細(xì)胞的最強(qiáng)手段——免疫原性死亡(ICD)作為對(duì)照。他們驚奇地發(fā)現(xiàn),衰老癌細(xì)胞作用能吊打免疫原性死亡。
第一回合:細(xì)胞因子
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,衰老癌細(xì)胞和免疫原性死亡的細(xì)胞一樣,能釋放出同等水平的炎性因子。在這個(gè)基礎(chǔ)上,二者召集免疫細(xì)胞的能力是相似的。
第二回合:免疫細(xì)胞的激活
從這一步開始,衰老癌細(xì)胞逐漸占領(lǐng)上風(fēng):相比免疫原性死亡的癌細(xì)胞,衰老癌細(xì)胞能更多更快地激活樹突狀細(xì)胞(傳遞抗原信息給殺傷性免疫細(xì)胞的細(xì)胞),在此基礎(chǔ)上,衰老癌細(xì)胞繼續(xù)優(yōu)先激活CD8+ T細(xì)胞(主要負(fù)責(zé)殺傷的免疫細(xì)胞)。
圖注:衰老癌細(xì)胞對(duì)樹突狀細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞的活化更高效
第三回合:持久免疫力
除了在免疫細(xì)胞的激活方面,衰老癌細(xì)胞還有一個(gè)壓倒性優(yōu)勢(shì):持久性。打進(jìn)小鼠體內(nèi)的免疫原性死亡癌細(xì)胞在第二天就失去了活性,而衰老癌細(xì)胞卻能一直堅(jiān)持到11天,既不失活,也不擴(kuò)增,就默默蹲在原地長(zhǎng)久發(fā)揮“內(nèi)鬼”作用。
圖注:衰老癌細(xì)胞在小鼠體內(nèi)持久性高,但增值性弱
三個(gè)回合下來,衰老癌細(xì)胞所引發(fā)的抗癌效果遠(yuǎn)超免疫原性死亡途徑,更是直接碾壓幾乎毫無作為的普通癌細(xì)胞,在這場(chǎng)“抗癌阻擊戰(zhàn)”中大獲全勝。
總覽整個(gè)抗癌過程,研究者們總結(jié)了衰老癌細(xì)胞在抗癌過程中的幾大優(yōu)勢(shì):①激活免疫抗癌效應(yīng)更高效,遠(yuǎn)超免疫原性死亡和普通癌細(xì)胞;②取之于癌,用之于癌,比其他抗癌方法更安全;③對(duì)腫瘤周圍免疫細(xì)胞的激活也嚴(yán)格遵循抗原識(shí)別流程,沒有脫靶毒性。
衰老細(xì)胞是生物體隨年齡增加的自然產(chǎn)物,而非入侵的外來異物。在人類生存的漫長(zhǎng)歲月里同人類長(zhǎng)期共存,最終陪伴人類一同壽終正寢。
衰老生物學(xué)相關(guān)研究的催化下,抗衰極客們恨不得將體內(nèi)的衰老細(xì)胞全部清除干凈而后快。這種方法的確能緩解衰老細(xì)胞帶來的慢性炎癥等問題,有潛在的延壽可能性,但衰老細(xì)胞真的一無是處嗎?
從這篇文章的研究出發(fā),學(xué)界已經(jīng)開始研究將誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞衰老應(yīng)用在抗癌治療中的可能性,除了能增強(qiáng)免疫抗癌的效果,還能通過炎性因子改善腫瘤微環(huán)境[13]。
圖注:目前衰老細(xì)胞在抗癌領(lǐng)域的應(yīng)用[13]
當(dāng)然,除了在癌癥中的應(yīng)用,衰老細(xì)胞的用途也比我們想象的要廣泛。
作為自我保護(hù)和修復(fù)機(jī)制
損傷形成的衰老細(xì)胞會(huì)自己跳出分裂周期,并能被及時(shí)清除,避免損傷造成的錯(cuò)誤被傳遞下去。這種短期的細(xì)胞衰老化反應(yīng)對(duì)于胚胎發(fā)育,創(chuàng)傷修復(fù),組織再生和阻止癌細(xì)胞產(chǎn)生都有益處[14]。
促進(jìn)組織再生,傷口修復(fù)
衰老細(xì)胞的炎性信號(hào)能觸發(fā)下游生長(zhǎng)因子的表達(dá),刺激干細(xì)胞的分裂增殖,填補(bǔ)細(xì)胞的損失,直接促進(jìn)組織的再生和修復(fù)[15]。
圖注:衰老細(xì)胞或者細(xì)胞衰老在如圖所示的過程中都發(fā)揮著重要的作用
大失血后的器官保護(hù)功能
當(dāng)機(jī)體遭受重創(chuàng)失血過多時(shí),肝臟等器官中的細(xì)胞會(huì)進(jìn)入衰老狀態(tài),停止增殖,減少代謝,并分泌細(xì)胞因子促進(jìn)血細(xì)胞的增殖,努力維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài),直到血液、氧氣和營(yíng)養(yǎng)不足消失為止[15]。
用辯證的眼光去看衰老細(xì)胞,才能讓這種自然生成的細(xì)胞盡可能發(fā)揮對(duì)的作用。做到和衰老細(xì)胞的和諧共存,或許能由此看透生存和衰老的真相呢?
本研究題為《Cellular senescence is immunogenic and promotes anti-tumor immunity》,發(fā)表于高分1區(qū)雜志《Cancer Discovery》。通訊作者為巴塞羅那IRB生物醫(yī)學(xué)研究所的Manuel Serrano教授,第一作者為Ines Marin。這項(xiàng)工作得到了魁北克健康研究基金(FRQS)、科爾基金會(huì)、CHU Sainte-Justine和Charles Bruneau基金會(huì)、加拿大創(chuàng)新基金會(huì)、國(guó)家科學(xué)與工程研究委員會(huì)(NSERC)(#RGPIN-2020-05232)和加拿大健康研究所(CIHR)(#174924)的資助。
—— TIMEPIE ——
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