干細(xì)胞耗竭是衰老的重要特征之一。然而，補(bǔ)充基因增強(qiáng)的“年輕化”干細(xì)胞能否逆轉(zhuǎn)機(jī)體衰老尚未得到充分驗(yàn)證。6月13日，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院王思課題組聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉光慧課題組、曲靜課題組，在Cell雜志在線發(fā)表題為“Senescence-Resistant Human Mesenchymal Progenitor Cells Counter Aging in Primates”的研究論文。該研究通過(guò)基因編輯技術(shù)增強(qiáng)人類干細(xì)胞中“長(zhǎng)壽因子”FOXO3的活性，成功創(chuàng)造出抗衰間充質(zhì)祖細(xì)胞（SRC），其具有抵抗自身衰老、抵抗衰老環(huán)境、抵抗惡性轉(zhuǎn)化的三重抗性。在非人靈長(zhǎng)類模型中證實(shí)，靜脈輸注SRC能夠系統(tǒng)性地逆轉(zhuǎn)衰老進(jìn)程，使老年猴多器官的生物學(xué)年齡平均降低3.34歲，相當(dāng)于人類生物學(xué)年齡減小約10年。

干細(xì)胞干預(yù)衰老的挑戰(zhàn)

如何抵御體內(nèi)的“衰老風(fēng)暴”？

持續(xù)的炎癥、代謝毒素滯留和氧化應(yīng)激構(gòu)成了衰老機(jī)體內(nèi)惡劣的微環(huán)境，是導(dǎo)致外源干細(xì)胞存留率低和存留時(shí)間短的主要原因，也是阻礙干細(xì)胞移植臨床應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。研究團(tuán)隊(duì)從長(zhǎng)壽人群中獲得啟示，發(fā)現(xiàn)FOXO3基因是目前最受認(rèn)可的長(zhǎng)壽相關(guān)因子。

SRC長(zhǎng)壽基因遺傳改造原理

團(tuán)隊(duì)通過(guò)精準(zhǔn)基因編輯技術(shù)，將人胚胎干細(xì)胞中FOXO3蛋白的兩個(gè)關(guān)鍵磷酸化位點(diǎn)（Ser253/Ser315）替換為丙氨酸，從而增加了其核駐留和轉(zhuǎn)錄活性。由此分化出的SRC展現(xiàn)出顯著特性：核內(nèi)FOXO3活性提升了1倍，端粒延長(zhǎng)了1倍，衰老標(biāo)志物SA-β-Gal減少約90%；抵抗紫外線/過(guò)氧化氫等應(yīng)激損傷的能力提升約2倍；分泌促炎因子IL-6降低約40%，且未顯示出致瘤轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)。

44周靜脈輸注

老年猴多器官“逆齡更生”

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)19-23歲的老年食蟹猴（相當(dāng)于人類57-69歲）進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)44周（約人類3年）的干預(yù)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于SRC治療組，每?jī)芍莒o脈輸注SRC（200萬(wàn)細(xì)胞/公斤體重），而對(duì)照組則輸注普通干細(xì)胞或生理鹽水。

SRC治療有效恢復(fù)老年猴海馬體在腦功能網(wǎng)絡(luò)中的重要性

結(jié)果顯示，SRC輸注組的食蟹猴在多個(gè)器官和組織層面表現(xiàn)出年輕化的表型：（1）大腦更生：SRC組老年猴皮質(zhì)厚度增加約7%，海馬區(qū)神經(jīng)連接效率提升約10%，記憶任務(wù)準(zhǔn)確率提高約10%；（2）骨骼新生：Micro-CT顯示骨小梁體積增加約20%，骨質(zhì)疏松顯著改善；（3）生殖系統(tǒng)回春：卵巢單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組年齡逆轉(zhuǎn)4.51歲，精子數(shù)量增加約50%；（4）血液年輕化：?jiǎn)渭?xì)胞測(cè)序揭示外周血單核細(xì)胞衰老相關(guān)基因表達(dá)逆轉(zhuǎn)32.65%，炎癥因子TNF-α降低25%。

解碼“逆齡密碼”

外泌體是關(guān)鍵信使

機(jī)制研究表明，SRC的全身性抗衰效應(yīng)主要源于其分泌的外泌體。蛋白質(zhì)組分析發(fā)現(xiàn)SRC外泌體富含抗氧化、抗炎及DNA修復(fù)因子。給18月齡小鼠注射SRC外泌體近3個(gè)月，肝、腎、肌肉的生物學(xué)年齡逆轉(zhuǎn)2.8-3.8個(gè)月。在人類神經(jīng)元、卵巢細(xì)胞等5類衰老細(xì)胞中，SRC外泌體可清除蛋白聚集、修復(fù)核膜結(jié)構(gòu)，延緩細(xì)胞衰老。

臨床轉(zhuǎn)化

開(kāi)啟“干細(xì)胞抗衰老”新階段

SRC治療延緩靈長(zhǎng)類多器官衰老

該研究實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞治療領(lǐng)域的三個(gè)突破：（1）建立靈長(zhǎng)類多器官衰老量化體系——整合61種組織轉(zhuǎn)錄組與DNA甲基化數(shù)據(jù)，繪制“衰老地圖”；（2）開(kāi)發(fā)通用型基因增強(qiáng)干細(xì)胞產(chǎn)品——無(wú)需配型、可無(wú)限擴(kuò)增、具備成為“現(xiàn)貨型”藥品的臨床轉(zhuǎn)化潛力；（3）揭示外泌體介導(dǎo)的跨器官協(xié)同抗衰機(jī)制——為無(wú)細(xì)胞療法提供新路徑。

中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員劉光慧、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院研究員王思和中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員曲靜為論文的共同通訊作者。首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院副研究員雷敬輝、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所特別研究助理辛子娟、中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所研究員劉寧、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院博士研究生寧太鑫、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院助理研究員經(jīng)瑛、中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所博士研究生喬易成為論文的并列第一作者。該研究得到首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授、解放軍總醫(yī)院付小兵教授、北京協(xié)和醫(yī)院朱蘭教授、中山大學(xué)項(xiàng)鵬教授、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所/北京干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究院李偉研究員、宋默識(shí)研究員、馬帥“致一”研究員、國(guó)家生物信息中心張維綺研究員、四川大學(xué)華西醫(yī)院楊家印教授的指導(dǎo)及支持。