衰老是生物体随时间推移发生的渐进性、系统性功能衰退的复杂生物学过程，完整性逐渐丧失，导致机体功能下降、疾病易感性增加及死亡风险升高。衰老是一个复杂的过程，2013年《Cell》综述提出的 "Hallmarks of Aging" 被广泛引用，提出了9种衰老的标志[1]，在2023年更新至12种[2]，其中包括5种主要特征：基因组不稳定性、端粒磨损、表观遗传改变、蛋白质稳态丧失和巨噬细胞功能障碍；3种拮抗性特征：失调的营养感应、线粒体功能障碍和细胞衰老；4种整合性特征：干细胞耗竭、细胞间通信改变、慢性炎症和生态失调。所有的衰老特征都与可变剪接（Alternative Splicing，AS）过程相关。AS作为真核生物转录后调控的关键环节，近年被证实深度参与衰老及老年疾病的病理机制，靶向AS过程也被认为是衰老与老年疾病的调控机制与新治疗靶点。
近日，南京大学生命科学学院孙洋团队在Pharmacology & Therapeutics上发表题为Alternative splicing in aging and aging-related diseases: From pathogenesis to therapy的综述，全面总结了AS在12种衰老特征中的研究发现，并讨论了AS在衰老相关疾病中的作用，包括神经退行性疾病、心血管疾病、骨骼肌相关疾病、代谢紊乱、癌症、感官退行和慢性炎症等。本综述将为通过靶向AS过程，通过调节关键的剪接蛋白质或特定的剪接事件来开发新的抗衰老疗法提供系统的概览和研发思路的启迪。
1977年，人们发现基因结构中包含外显子和内含子[3]。次年，AS的机制被提出[4]。AS在许多衰老相关疾病中起着关键作用，包括神经退行性疾病和癌症。随着高通量测序技术的发展，科学家们已经能够在整个基因组水平上研究AS。大量的AS过程在衰老过程中发生变化，调节这些剪接变化可能能够调节衰老过程。
图 1.AS 在衰老中的发现里程碑
l AS对衰老特征的影响
AS在12种衰老特征中均起到重要作用。
1. 基因组不稳定性：通常包括染色体不稳定性、微卫星不稳定性、DNA复制错误、DNA损伤修复缺陷、基因组重排等。剪接过程中的一些变化可能导致DNA损伤和基因组不稳定，另外一些与DNA稳定性相关的基因经历剪接异常，这些异常促进基因组不稳定性，并与多种年龄相关疾病密切相关。
2. 端粒磨损：端粒是线性染色体的末端，许多研究已经证明了端粒长度与年龄之间的关系，端粒酶逆转录酶（TERT/hTERT）是端粒酶的关键催化亚基，hTERT前体mRNA的AS可以调节端粒酶活性。
3. 表观遗传改变：AS与表观遗传学之间存在复杂的双向调控关系，共同影响基因表达的多样性和细胞功能的可塑性，进而影响衰老过程。DNA甲基化随着年龄的增长而减少，DNA甲基化在选择AS位点中起关键作用。另一方面，AS影响DNA甲基化模式。AS通过产生不同的转录本来调节DNA甲基转移酶的活性。AS和组蛋白修饰通过复杂的双向调节机制相互作用，共同决定基因表达的时空特异性和功能多样性。组蛋白修饰通过改变染色质结构和招募效应蛋白来调节基因表达。AS还可以反向影响组蛋白修饰。非编码RNA通过直接（如招募剪接因子、结合前体mRNA）或间接（如调控剪接因子表达、影响表观修饰和染色质结构）等多种分子机制调控可变剪接，其作用与细胞状态、环境信号及疾病进程密切相关。其他表观遗传方面，m6A修饰富集于外显子剪接位点附近，核小体定位通过影响外显子识别，共同作为调控AS的关键因素。AS与表观遗传学的双向调控在各种衰老相关疾病中形成了一个恶性循环。预计两者的靶向联合治疗将成为疾病治疗的瓶颈，并真正延缓衰老。
图 2.表观遗传学和AS之间的关系。
4. 蛋白质稳态丧失：AS通过生成功能多样的蛋白异构体（如PTBP2调控神经元分化、APP剪切体影响β淀粉样蛋白积累）、干扰蛋白降解（如CLSTN1剪切调控β-catenin泛素化）及改变蛋白亚细胞定位（如RBFOX1外显子19决定核质分布），破坏蛋白质稳态，导致错误蛋白累积并诱发疾病；其与内质网应激等细胞应激反应联动，构成动态调控网络。
5. 巨噬细胞功能障碍：AS通过调控剪接因子（如SRSF1抑制自噬、MBNL/RBFOX2缺失诱导自噬）及生成功能特异的自噬基因异构体（如BECN1s介导线粒体自噬、LAMP2A决定分子伴侣自噬），精确调节自噬活性；其紊乱导致异常蛋白累积并加速衰老。
6. 失调的营养感应：营养感应网络（mTOR/AMPK/胰岛素通路）通过调控剪接因子（如SRSF3、SF3B3）影响关键代谢受体基因的可变剪接（如胰岛素受体IR-A/IR-B、瘦素受体OB-R亚型），生成功能特异的异构体以调节糖脂代谢与能量平衡；其紊乱导致代谢性疾病（如db/db小鼠瘦素抵抗），并深度参与衰老进程。
7. 线粒体功能障碍：AS通过生成功能特异的线粒体相关蛋白异构体（如AIF3介导线粒体功能障碍、BNIP3Δexon3诱导心肌凋亡），调控线粒体能量代谢、凋亡及动态平衡；其紊乱加剧线粒体衰老（如mtDNA突变累积、ROS升高）。
8. 细胞衰老：剪接因子（如YBX1、hnRNP/SRSF家族），其失调导致衰老相关基因（FFN1/NRP2/SIRT2等）异常剪接，加速细胞衰老。
9. 干细胞耗竭：AS通过调控关键基因异构体（如RUNX2亚型、TAF4ΔTAFH、VEGF变体）决定干细胞分化方向与组织修复能力，其失调导致衰老相关再生障碍；在神经分化中，SRRM4/PUF60等剪接因子通过微外显子插入调控突触蛋白异构体（如L→S型转换），而肿瘤干细胞中NUMB外显子跳跃则通过EMT促进癌干细胞特性，为组织再生与癌症治疗提供新靶点。
10. 细胞间通信改变：AS通过调控信号分子（如激素、细胞因子）的异构体生成与功能，深度参与衰老相关的细胞间通讯失衡。
11. 慢性炎症：AS通过精确控制免疫基因异构体（如MyD88S/IL1RN变体）和屏障修复蛋白（如Kindlin-1亚型）的功能平衡，其年龄依赖性失调是免疫衰老和慢性炎症的分子基础。
12. 生态失调：AS通过破坏肠屏障完整性（HP1γ/mLCK）和代谢稳态（FoxP3Δ2），与衰老菌群互作放大炎症；而菌群代谢物反向诱导神经AS事件，形成"肠-脑衰老轴"。
图3可变剪接与衰老标志物
l AS在衰老相关疾病中的作用及其治疗前景
1. 神经退行性疾病与衰老密切相关。当AS发生错误时，可能会导致错误蛋白的产生，从而触发或加剧神经退行性疾病。在阿尔茨海默症中，关键蛋白剪接异常（APP751/770，BACE1剪接变体，PSEN1/PSEN2，tau蛋白，APOE4）显著增加AD风险。帕金森病中，SNCA基因剪接变体导致突触核蛋白结构改变，α-突触核蛋白聚集。肌萎缩侧索硬化与额颞叶痴呆中，C9orf72/STMN2剪接异常导致RNA代谢紊乱，FUS突变导致内含子保留，RNA加工缺陷。总的来说AS通过影响关键神经蛋白的生成与RNA代谢，直接驱动神经退行性病变。
图 4. 神经退行性疾病中的 AS
2. 随着年龄的增长，血管硬化和弹性下降可能导致血压升高。这种疾病的发病机制与各种电压依赖性钙通道过程有关。AS通过调控离子通道（CaV1.2/SCN5A）、结构蛋白（Titin/TnT）及代谢酶（LOX）的异构体表达，驱动心血管衰老；纠正关键剪接事件（如LOXIN或CaMKIIδ变体）或成治疗新策略。
3. AS通过调控RUNX2/YBX1（骨质疏松）和DDX5/FN1/PLOD2（骨关节炎）等关键基因的剪接平衡，影响骨与软骨的稳态。
4. AS通过影响β细胞功能（SNAP25/ABCC8/SOX9）、胰岛素合成（HNF1-A）及外周代谢（GCK/SRSF7），驱动T2DM的发生发展。
5. 随着人们年龄的增长，DNA修复能力下降，免疫监测减弱，增加肺癌、乳腺癌、结直肠癌和前列腺癌等癌症的风险。AS异常通过影响细胞增殖、凋亡、侵袭、转移和血管生成等过程在癌症发展中发挥作用。AS通过影响基因组稳定性（BRCA1）、信号转导（HER2/KRAS）、代谢适应（PKM2）和治疗抵抗（AR-V7），成为癌症衰老关联的核心机制。
6. 随着年龄的增长，听力和视力都会逐渐恶化，特别是影响感知高频声音的能力和维持视觉清晰度和颜色辨别的能力。DNA结合蛋白RE1沉默转录因子经历AS后，导致其转录后失活，损害了感觉毛细胞对听觉刺激的响应。
7. 随着年龄的增长，免疫系统变弱，使老年人更容易受到感染和慢性炎症性疾病的影响。免疫监测能力的丧失、自身免疫耐受性的降低以及生物屏障修复功能的减弱都会导致慢性炎症。在衰老过程中，各种细胞表面AS受体和激酶的变化会影响它们的原始功能，导致免疫反应的改变，其中一些变化会促进炎症。
图 6.AS在衰老性疾病中的作用
l 靶向AS的抗衰老治疗策略
针对剪接机制可能成为延缓衰老相关疾病的关键方面。针对AS的治疗方法可以大致分为两种策略：一般调节广谱剪接和针对特定剪接事件以解决异常剪接亚型。
其中广谱剪接调控（靶向剪接体核心组分）一方面通过靶向剪接体的形成来调节剪接过程如SF3B1阻断U2 snRNP组装或破坏U4/U5/U6 snRNP稳定性，另一方面通过调控剪接因子调节剪接过程如RBM39降解剂或SR蛋白磷酸化调控。
在精准剪接修正过程中有小分子Risdiplam，反义寡核苷酸（ASO），CRISPR基因编辑等方法可以靶向特定的剪接过程以实现精确的剪接校正。
通过新技术靶向剪接机制或异常剪接异构体，无论是通过抑制关键剪接体蛋白还是调节特定的剪接事件，都有望降低疾病中剪接异常的发生率。目前，多种方法正在临床前和临床开发中，为剪接相关疾病问题提供潜在的解决方案。
图 7.AS 的治疗方法
总的来说，衰老是一个多方面的过程，涉及各种生理和分子机制。大量研究报道了RNA剪接与年龄相关的12中标志相关。随着个体年龄的增长，细胞剪接调控机制逐渐恶化，导致AS的准确性下降。AS作为衰老和疾病的核心调控机制，通过影响关键基因异构体的表达平衡，驱动神经退行性疾病、心血管病变、癌症和免疫衰老等年龄相关疾病的发生发展。目前治疗策略主要包括广谱剪接抑制剂和精准修正技术，但面临基础剪接干扰、递送效率等挑战。这一领域有望成为抗衰老治疗的重要突破口。
参考文献
[1] López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. The hallmarks of aging. Cell. 2013;153(6):1194-1217. doi:10.1016/j.cell.2013.05.039
[2] López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Hallmarks of aging: An expanding universe. Cell. 2023;186(2):243-278. doi:10.1016/j.cell.2022.11.001
López-Otin C、Blasco MA、Partridge L、Serano M、Kroemer G. Hallmarks. Cell. 2023;186 (2):243-278。doi:10.1016/j.cell. 2022.11.001
[3] Berget SM, Moore C, Sharp PA. Spliced segments at the 5' terminus of adenovirus 2 late mRNA. Proc Natl Acad Sci U S A. 1977;74(8):3171-3175. doi:10.1073/pnas.74.8.3171
[4] Gilbert W. Why genes in pieces?. Nature. 1978;271(5645):501. doi:10.1038/271501a0