抵抗衰老是人类永恒的话题。试问，有谁能够抵抗容颜永驻、长生不老的诱惑呢？细胞衰老在近几年国自然申请中占据的优势越来越大，成为科学研究的热门关注点之一。据统计，2022年国自然中标项目中，细胞衰老共占37项。不仅如此，在2022年最新提出的第三版《Hallmarks of Cancer》中，新增了四位成员，其中一条就是衰老细胞（senescent cells）。可见细胞衰老的研究潜力！今天，梅斯学术将通过2022年11月2日发表在Nature上的一篇文章《Blocking PD-L1–PD-1 improves senescence surveillance and ageing phenotypes》来为大家介绍一下“细胞衰老”的研究思路及套路，非常值得参考。细胞衰老是一种永久性的细胞周期终止状态。研究发现，随着年龄的增长，衰老的细胞不断积累，出现过度炎症，从而导致组织稳态失衡，使得机体更易患上各种与年龄相关的疾病。研究至今共发现8种细胞衰老表型，分别是：复制性细胞衰老、DNA损伤诱导细胞衰老、致癌基因诱导细胞衰老、氧化应激诱导细胞衰老、化疗诱导细胞衰老、线粒体功能失调相关细胞衰老、表观遗传诱导细胞衰老、旁分泌细胞衰老。从遗传/表观遗传、mRNA水平和蛋白水平三个层面来看，细胞衰老目前共汇总了6条关键的信号通路：DNA damage response、细胞周期蛋白相关激酶抑制剂和细胞周期终止、分泌表型、抵抗凋亡、代谢、内质网应激。来自文献[2]：细胞衰老6条关键的信号通路
1、找到研究方向：免疫检查点阻断疗法是较为热门的免疫疗法之一，该疗法改变了目前癌症治疗的格局。而在自然衰老过程中，免疫系统监测细胞衰老的机制尚未明确，作者推测是否也受到免疫检查点的调控。2、明确免疫检查点与细胞衰老的关系：作者通过细胞实验证实，随着细胞衰老，程序化死亡配体1(PD-L1)随之表达增加。采用动物+细胞实验明确PD-L1与细胞衰老之间的关系。3、明确细胞衰老中PD-L1的免疫调控作用：基于之前研究者的研究结果（PD-L1受体在小鼠T细胞中的表达随着年龄的增长而增加），猜想PD-L1是否在细胞衰老中作为一个免疫检查点来对抗T细胞免疫，并开展深入研究以确定PD-L1衰老细胞对特定细胞类型体内生理表型的影响。4、明确PD-L1的消除能否改善衰老表型：之前研究发现靶向消除体内衰老细胞可以改善各种衰老和与年龄相关的疾病，作者测试了抗PD-1介导的衰老消除是否也能改善衰老表型。套路分析：事实上，PD-L1在肿瘤层面的研究机制十分明确。而本研究从新的角度出发，带入最近研究热点细胞衰老及免疫调控，从免疫层面研究PD-L1与细胞衰老的关系及调控机制。图1. 衰老细胞中PD-L1出现异质性表达，部分原因是由于蛋白酶体活性受损作者分析了人成纤维细胞系HCA2中几种免疫检查点蛋白的表达，发现在衰老细胞中程序化死亡配体1(PD-L1)是唯一一个显著且特异性增加的群体。作者假设衰老细胞中PD-L1的表达可能导致免疫监视逃逸，有助于衰老细胞随着年龄的增长而积累。作者采用自主构建的p16-creERT2-tdTomato小鼠模型进行观测，发现PD-L1阳性细胞群在衰老细胞中显著且特异性地增加，且随着年龄的增长而不断积累。同时，还发现E2F1介导的PD-L1转录以及细胞蛋白酶体活性的降低，促进PD-L1在衰老细胞中的积累。图2.PD-L1阳性衰老细胞对活化CD8+T细胞具有抗性接着，作者研究了PD-L1是否在细胞衰老中作为一个免疫检查点来对抗T细胞免疫。研究表明，衰老细胞可以通过分泌促炎细胞因子和内在抗原呈递来激活细胞毒性T细胞免疫。但活化后的CD8+T细胞仅发挥了对PD-L1−衰老细胞的细胞毒性，但未对PD-L1+衰老细胞存在显著作用。这些结果表明，衰老细胞中的PD-L1表达是逃避T细胞免疫所必需的。为了确定PD-L1衰老细胞对特定细胞类型体内生理表型的影响，作者检查了p16-tdTomato小鼠的单细胞RNA测序数据集。结果发现，与不表达PD-L1的衰老细胞相比，PD-L1+衰老细胞有更高的炎性转录组特征（IFN、TNF和p16等炎症表达活化增加）。图4.抗PD-1治疗可改善体内年龄和衰老相关功能障碍明确了PD-L1与细胞衰老的关系后，作者在p16-creERT2-tdTomato小鼠模型中测试了PD-1抗体的抗衰老作用。结果发现，相比于IgG对照组，注射PD-1抗体小鼠的肺、肝和肾中tdTomato+细胞总数显著减少，tdTomato+细胞中的PD-L1+亚群显著减少，但tdTomato-细胞中的PD-L1+亚群未受影响。该变化表明，CD8+T细胞确实参与了细胞衰老的免疫监视。更重要的是，在p16-creERT2-tdTomato小鼠模型中，与IgG对照组相比，抗PD-1治疗显著改善了老年小鼠的年龄依赖性肺泡体积增加、肝脂质沉积、握力下降和运动能力下降等一系列的衰老生理表型。但这些改善效应在抗PD-1治疗的年轻小鼠中未被观察到。事实上，细胞衰老在非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的发病机制中起关键作用。为此，作者构建了NASH小鼠模型，研究PD-L1在NASH小鼠中的抗衰老作用。结果发现：PD-L1阳性衰老细胞的清除增加了肝脏的低密度脂蛋白（LDL）分泌并减少NASH进展中的脂质积累，表明NASH的衰老细胞通过PD-L1/PD-1通路逃避细胞免疫。PD-L1单抗已成为火遍全球的抗癌免疫药，PD-L1在癌症领域的研究也已十分成熟。然而，在本研究中作者通过一系列研究分析发现，PD-L1在细胞衰老中也发挥着一定的作用，这无疑是给予了PD-L1及细胞衰老领域新的研究方向。换个角度来看，从已被研究得较为成熟的点出发，再结合新的领域，或许会碰撞出不一样的火花！参考文献：
[1] Wang, TW., Johmura, Y., Suzuki, N. et al. Blocking PD-L1–PD-1 improves senescence surveillance and ageing phenotypes. Nature (2022).
[2] Martínez-Zamudio RI, Robinson L, Roux PF, Bischof O. SnapShot: Cellular Senescence Pathways. Cell. 2017 Aug 10;170(4):816-816.e1. doi: 10.1016/j.cell.2017.07.049. PMID: 28802049.
编辑：Swagpp
梅斯学术管理员微信：Wsp15190409831，备注学术转载![]()
点击下方“阅读原文” 加入科研会员！