又一個發高分雜誌的熱點，衰老模型你不可不看！

最新 04-14

衰老細胞內心OS：Why me？為什麼總是針對我？

衰老（senescence）是隨著年齡的增長，機體的生理功能逐漸發生衰退，形態特徵也出現明顯改變的過程。在探尋延緩衰老、研究年齡相關疾病的過程中，衰老細胞逐漸走入我們的視野。衰老細胞的基本變化包括細胞核腫脹、核質比增加、染色質結構變化，細胞複製能力降低或喪失，細胞功能衰退、新陳代謝減慢等。更典型的特徵有衰老相關β-半乳糖苷酶（SA-β-Gal）染色陽性；出現衰老相關分泌表型(senescence-associated secretory phenotype；SASP)，即分泌IL-1a、IL-1b、IL-6、TGF-β1、TNF-α、CCL5、CXCL10等多種細胞因子；p16Ink4aand p21Cip1基因表達特異性增強等。

但是在衰老細胞被發現之後的很長一段時間內，沒有人能夠揭示它們是衰老和疾病的誘因還是最終結果。終於有一天，有研究者發現，在小鼠體內清除衰老細胞能夠顯著延長小鼠的壽命，不僅讓它們活得久，而且能讓它們健康地活久一點。這個消息很快就爆炸開，引起一場衰老及衰老細胞研究的「淘金熱」，如何特異性靶向定位甚至清除衰老細胞成為了人們關注的焦點。

研究衰老細胞及相關疾病必備的動物模型

X-線照射誘導衰老模型

電離輻射（ionizingradiation）能夠誘導動物衰老，將2-3月齡的小鼠或大鼠暴露在γ輻照器中，以1.080 Gy/min的劑量率照射8-16周即可建成誘導衰老的動物模型。

加速衰老:BubR1H/H和PolgD257A模型

為了更準確地研究衰老對年齡相關疾病或病理過程的影響，自然衰老的動物當然是首選，但是這種選擇明顯費時費力費金錢。機智的人類想到了一個聰明的辦法：構建快速衰老的小鼠模型：BubR1H/H和PolgD257A，加快動物自然衰老的進程。可是隨著研究的進行，研究者們發現這些動物中疾病的發生髮展還可能與基因型的改變直接相關，選用這類動物模型仍需謹慎。

衰老細胞追蹤定位:p16-luc模型

p16ink4a已成為公認的衰老標誌基因，在衰老細胞中表達量顯著升高，特異性極強。p16ink4a基因敲除小鼠按理應該是一種很好的清除衰老細胞動物模型，但其實不然，因為p16ink4a家族其他基因會代償性增高。所以我們的目光定位於另外一種p16ink4a啟動子與螢火蟲熒光素酶表達相連的轉基因小鼠模型，有這種模型就可以在活體內利用生物發光技術來完成對同時表達p16ink4a和熒光素酶的衰老細胞進行定位和非侵入性實時分析。

衰老細胞清除:INK-ATTAC(INK-linked apoptosis through targetedactivation of caspase) 模型

清除衰老細胞後到底會發生怎樣的改變？這樣做究竟是好還是不好？為了解決這些問題，研究者們利用衰老標誌p16Ink4a設計了新的轉基因INK-ATTAC小鼠模型，給葯後就可以誘導性靶向清除p16Ink4a陽性的衰老細胞。這種轉基因小鼠的p16Ink4a基因的啟動子與FKBP-Casp8融合蛋白表達基因相連，使表達p16Ink4a基因的衰老細胞同時表達FKBP-Casp8。小分子藥物AP20187能夠讓FKBP-Casp8二聚化誘導細胞凋亡，所以使用AP20187就能讓小鼠體內表達p16Ink4a的衰老細胞凋亡而將其清除（衰老細胞：溜了溜了）。

三位一體:p16-3MR模型

前兩種動物模型越來越多地被使用，研究者們卻不滿足於此。有沒有一種動物模型，既能對體內衰老細胞進行定位和實時追蹤分析，還可以清除衰老細胞呢？只有想不到沒有做不到。一種p16-3MR轉基因小鼠不僅對衰老細胞能做到鑒定識別，還能分離，更能清除這些衰老細胞！簡直神器！

p16-3MR轉基因小鼠的p16Ink4a基因的啟動子與3MR (trimodality reporter) 融合蛋白基因相連在一起，也就是小鼠體內表達p16Ink4a基因的細胞會同時表達海腎熒光素酶（LUC）、單體紅色熒光蛋白（mRFP）和截短型單純皰疹病毒1（HSV-1）胸苷激酶（HSV-TK）三重融合蛋白。聽起來就很厲害的樣子！

仔細一看，我們可以通過LUC蛋白的熒光特徵觀察定位表達3MR的衰老細胞，可以利用mRFP從組織中分選分離衰老細胞，給小鼠注射更昔洛韋（GCV）後，因為GCV對HSV-TK親和力高而對小鼠自身細胞TK親和力低，同時HSV-TK能將GCV轉化為有毒的DNA鏈合成終止化合物，誘導細胞凋亡而清除表達3MR的衰老細胞。有了這個動物模型，在衰老細胞相關的研究中我們完全可以做到一舉三得！

藥物清除衰老細胞模型

令人欣慰的是，現在已經有藥物可以相對特異地清除衰老細胞。這些藥物包括達沙替尼和槲皮素（特異性較低）、泛B細胞淋巴瘤（pan-BCL）抑製劑ABT-263/ABT-737。達沙替尼是多種酪氨酸激酶的抑製劑，干擾EFNB依賴的凋亡抑制作用，可用於癌症治療。達沙替尼能顯著降低衰老人前脂肪細胞的活力並引起細胞死亡，但對其他種類的衰老細胞清除效果要略差一些。槲皮素是存在於膳食中的黃酮醇，能抑制PI3K等激酶，對清除衰老的內皮細胞作用十分明顯。ABT-263/ABT-737能夠通過口服發揮作用，ABT263選擇性地誘導衰老細胞凋亡，小鼠經ABT263灌胃後，不僅清除衰老細胞的效果與p16-3MR小鼠注射GCV後的效果相同，而且ABT263還能抑制衰老細胞分泌表型（SASP）的產生，大大彌補了國內缺少轉基因動物模型的缺陷。

衰老是一個快速發展的研究領域，清除衰老細胞是否就能夠逆轉衰老、永葆青春？是否能夠預防或緩解年齡相關疾病的發生髮展？還有更多的未知等著我們去探索！小夥伴們一起行動起來吧！

（圖片源自參考文獻）

參考文獻

1. Dou Z, Ghosh K, Vizioli M G, et al. Cytoplasmic chromatin triggers inflammation in senescence and cancer. Nature, 2017, 550(7676):402.

2. Baker DJ, Wijshake T, Tchkonia T, et al. Clearance of p16Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders. Nature, 2011,479(7372): 232-236.

3. Demaria M, et al. An essential role for senescent cells in optimal wound healingthrough secretion of PDGF-AA. Developmental Cell, 2014. 31(6): p. 722-733.

4. Wiley CD,et al. Mitochondrial Dysfunction Induces Senescence with a DistinctSecretory Phenotype. Cell Metabolism, 2016. 23(2): p. 303-314.

5. Baker DJ, et al. Opposing roles for p16Ink4a and p19Arf in senescence and ageingcaused by BubR1 insufficiency. Nature Cell Biology, 2008. 10(7): p. 825-836.

6. Zhu, Y., et al., The Achilles』 heel ofsenescent cells: from transcriptome to senolytic drugs. Aging Cell, 2015.14(4): p. 644-658.

7.Acosta J C, O"Loghlen A, Banito A, et al. Chemokine Signaling via the CXCR2 Receptor Reinforces Senescence. Cell, 2008, 133(6):1006-1018.

科研學術圈長期徵稿啦！

如果：

你有臨床、公衛和基礎醫學領域突破性的、有趣的前沿進展閱讀及體會；

或個人實驗技巧與心得、實驗資源匯總及實用科研小工具；

或基金申請的相關技巧；

或論文撰寫、投稿技巧、實驗設計思路；

或科研熱點及科研八卦（如大人物的成才之路，科研雜誌影響因子變化等）；

及科研狗的日常糗事、趣事及吐槽想要分享，歡迎向我們投稿。

WE WISH YOU BETTER

2018