无创生物标志物可追踪和验证Senolytic药物疗效

细胞衰老是一个复杂的细胞过程，涉及到细胞周期的不可逆阻滞;换句话说，细胞永久停止分裂。衰老细胞并没有“死亡”;它们的复杂分泌组——衰老相关的分泌表型，或SASP——与炎症和免疫反应等生物过程有关。越来越多的研究表明，许多与年龄有关的疾病的病理生理学与细胞衰老有关。因此，越来越多的工作旨在开发抗衰老药物，这些药物能够选择性地消除衰老细胞。

Judith Campisi教授说，迄今为止，缺乏一种生物标志物来测量和跟踪抗衰老药物的疗效已经被证明是研究领域的一个障碍。的Campisi实验室巴克衰老研究所研究细胞状态的调节和特征，特别强调细胞衰老。

一项新的研究发表在细胞代谢,Campisi和同事们分享了他们发现的一种新型的、非侵入性的生物标志物测试，可以用来测量和跟踪senolytic药物的性能。这种生物标志物是一种独特的信号脂质代谢物，在衰老细胞被迫死亡时被释放出来。因此，它可以通过非侵入性机制收集和测试，如尿液收集或血液采样。

188金宝搏备用采访了坎皮西和克里斯托弗·威利，他们是该项目的首席科学家，也是美国农业部吉恩·梅尔人类衰老营养研究中心的研究员，以了解更多关于这项研究及其临床意义的信息。

莫莉·坎贝尔(MC):为什么能够测量和跟踪抗衰老药物的性能很重要?

朱迪思·坎皮西(JC):大多数抗衰老药物都是先在老鼠身上试验的。人类的寿命是老鼠的30-35倍(大约3岁vs 100岁)。所以，如果一种抗衰老药需要几周或几个月的时间来改善小鼠的病理，那么它可能需要几年的时间来改善人类的病理。但我们怎么知道这种药物是否能杀死活人体内的衰老细胞呢?一种在血浆或尿液中容易检测到的生物标记物，可以快速评估一种senolytic在人体中是否活跃。

克里斯托弗·威利(CW):考虑到抗衰老药物可以针对的疾病数量，以及抗衰老药物的数量不断增长，我们真的需要一种非侵入性的标准蜡烛来治疗衰老——人们可以看到并同意衰老正在发生在人身上。虽然我们还没有到那一步(我们还没有在人身上进行测试)，但我们的结果是有希望的。

MC:有越来越多的与年龄有关的疾病与细胞衰老有关。你能提供这些疾病地区的例子吗?

JC:名单很长!它包括阿尔茨海默病和其他形式的认知衰退，心血管疾病的几个方面，癌症转移，白内障，糖尿病并发症，肺纤维化，骨关节炎，骨质疏松症，用于治疗癌症和艾滋病毒/艾滋病的某些药物的一些副作用，肌肉减少症等等。

连续波:除此之外，还有帕金森氏症、某些形式的糖尿病和胰岛素抵抗、脂肪肝、脱发、椎间盘退变和视网膜病变。这个名单已经开始迅速增长，以至于很难跟上被认为是由衰老引起的新疾病的快速发展。

MC:在这项研究中，您采用了哪些关键方法来发现生物标志物?

JC:我们的方法包括培养的人类细胞、转基因小鼠模型、全转录组测序和质谱分析。

连续波:我们利用质谱平台来测量衰老细胞中的脂质。我们最初检测到一些前列腺素，所以我们将搜索范围扩大到所有已知的前列腺素和假定的前列腺素。Dihomo-15d-PGJ2在当时是一种假想的脂质，此后只在一篇额外的手稿中作为脂质列表的一部分被报道过，没有经过验证。因此，我们使用合成的二同质15d- pgj2标准来验证它。

大多数前列腺素被认为是分泌因子，但我们只在衰老细胞内检测到dihomo-15d-PGJ2，而在培养基中没有检测到。这是一个关键的观察结果，它向我们建议，它可能是有用的生物标志物的衰老。由于dihomo-15d-PGJ2很小(约344 Da)，我们假设它很可能在衰老细胞死亡时逃离。我们通过给对照细胞和衰老细胞注射高剂量的抗衰老剂来测试这一点——高到足以杀死对照细胞。只有衰老细胞加上senolytic导致dihomo-15d-PGJ2的释放。重要的是，我们在化疗诱导衰老的小鼠模型中重现了这一结果，表明该生物标志物对哺乳动物的衰老具有特异性。

市面上也有15d-PGJ2的酶联免疫吸附试验，但我们发现它不能区分15d-PGJ2(一种相关的前列腺素，有2个碳更少，研究得更好)和二同质-15d-PGJ2。尽管如此，它在我们的模型中很好地检测了衰老，理论上可以用来代替质谱，在临床中进行更快的测试。

Laura Lansdowne (LL):你能和我们谈谈生物标志物dihomo-15d-PGJ2吗?你是如何证明衰老细胞特有的?

连续波:Dihomo-15d-PGJ2在衰老细胞内积累到微摩尔水平，这对于一种氧化脂素来说是非常丰富的。它几乎没有被研究过，基本上是一种假设的代谢物，直到我们在衰老细胞中检测到它。虽然它可能发生在其他生物环境中，但它在衰老细胞中是如此丰富，以至于我们假设它会选择性地发生衰老溶解，当衰老细胞死亡时，会释放出大量的脂质。

一旦我们有了dihomo-15d-PGJ2标准，我们就分析了多种细胞类型，包括免疫细胞和活化的血小板。巨噬细胞确实具有低水平的脂质，但它们在M1或M2极化/激活期间没有增加，并且从未达到衰老细胞内部观察到的水平。在小鼠中，我们仅在具有大量衰老细胞的小鼠(我们在论文中为化疗药物阿霉素展示了这一点)被给予senolytic时观察到dihomo-15d-PGJ2。

最重要的是，在我们研究的任何条件下(如化疗、衰老、抗逆转录病毒治疗)都检测不到dihomo-15d-PGJ2，除非我们用senolytic进行治疗。虽然我们在手稿中只使用了ABT-263，但我们已经使用了衰老分解的转基因模型和在Buck发现的未发表的衰老分解基因进行了验证，并且我们只在衰老分解过程中检测到dihomo-15d-PGJ2。

为什么对SASP的脂质成分研究还不够充分呢?

JC:在描述细胞的转录组和蛋白质组方面已经取得了巨大的进展。所以最近的许多研究都集中在这些细胞成分上。然而，现在人们对包括脂类在内的细胞代谢物越来越感兴趣。

连续波:Campisi实验室最初使用蛋白质生物标记物对SASP进行了表征，而脂类一般都没有得到充分的研究。部分原因可能是由于空间中的工具较少，而可用的工具，如质谱分析往往更昂贵。相比之下，转录组学是相当标准和相对便宜的-许多rna编码蛋白质。大多数抗体被提升为蛋白质，因此研究蛋白质的工具更容易获得。

相比之下，rna不编码脂质，而且很少有脂质可以被抗体检测——所以你真的需要使用像质谱这样的工具，这些工具更昂贵，需要额外的专业知识来研究。代谢组学和脂质组学等新技术的发展正在改变这一点，所以我预计我们未来会看到类似的发现。

MC:为什么可以通过非侵入性检测来测量生物标志物是有利的?

JC:如果你或你的医生想知道某种药物或干预措施是否有效，你是宁愿在杯子里小便还是把异物插入你的体内?

连续波:由于senolytics在大量疾病的临床试验中，这些试验需要确定两个关键因素:

1.这些药物对治疗这种疾病有效。

2.senolyysis正在发生。

目前，确定衰老发生的唯一方法是在治疗前后提取组织，并测试组织衰老的标记物。例如，在老年性治疗前后进行脂肪和皮肤活检第一批试验之一证明senolytic对人类有效。这一生物标记物使我们能够检测senolyysis的血液和尿液从senolyysis处理的小鼠，因为它正在发生。所以如果你想在不进行活组织检查的情况下检测衰老，这就是正确的方法。

你在这个领域的下一步是什么?你认为这项工作可能会产生什么临床影响?

JC:我们现在专注于更好地理解这些与衰老相关的脂质在衰老细胞内外的作用。我们希望确定与衰老相关的脂质是否以及如何与其他细胞成分(例如，蛋白质，小代谢物)相互作用或影响其功能。

连续波:首先，在我们发现这个标记后，我们回过头来查看我们的非靶向脂质组分析，有4-5个其他的候选脂质也可能用作生物标记。我们正在研究dihomo-15d-PGJ2作为发现其他生物标志物的原理证明。

接下来，我们想在人类和非人类灵长类动物身上验证我们的生物标志物。这是最重要的一步，向一个常用的诊断测试，为患者的老年性溶解病。

对于临床影响，我们设想了该生物标志物的两个主要用途:

1.这表明当人们用抗衰老药治疗由衰老引起的疾病时，这种药物是有效的。

2.作为使用新型senolytics的临床试验的伴生试验。我们希望能够让dihomo-15d-PGJ2检测成为senolytic检测的标准，从而避免那些侵入性的活检和组织样本，而是使用生物液体。我们在论文中展示了血液和尿液，但人们可以想象眼泪、脑脊液、间质液等也可能是可检测的。

例如，如果你想用senolytics治疗阿尔茨海默氏症，你不会对一个人的大脑进行活组织检查以检测衰老细胞的去除，但你可能会进行脊髓穿刺并检测dihomo-15d-PGJ2。