接种疫苗可以延年益寿！《自然》子刊:抗衰老疫苗选择性去除衰老细胞 延长寿命

来源：生物勘探2021-12-22 08:24

为了延缓衰老，古代有求长生不老、炼丹吃药的质疑，现在有基因编辑、以血养生，但其实都是毫无根据的伪科学。日本科学家最近研发出一种抗衰老疫苗，可以诱导免疫系统选择性清除衰老细胞，延长寿命。衰老细胞广泛存在于人类、灵长类动物和啮齿类动物的组织中，在骨关节炎、肺纤维化、动脉粥样硬化和阿尔茨海默病等与年龄相关的疾病患者的组织中也有发现。再植

为了延缓衰老，古代有求长生不老、炼丹吃药的质疑，现在有基因编辑、以血养生，但其实都是毫无根据的伪科学。日本科学家最近研发出一种抗衰老疫苗，可以诱导免疫系统选择性清除衰老细胞，延长寿命。

衰老细胞广泛存在于人类、灵长类动物和啮齿类动物的组织中，在骨关节炎、肺纤维化、动脉粥样硬化和阿尔茨海默病等与年龄相关的疾病患者的组织中也有发现。在以往的研究中，消除衰老细胞(Senolysis疗法)是一种非常有前景的抗衰老治疗策略，可以改善小鼠衰老相关的正常和病理变化。然而，大多数抗衰老药物会抑制抗凋亡途径，对正常组织有副作用。因此，研究人员一直在寻找无副作用的新疗法。

最近，来自日本的许多研究机构在国际知名期刊《自然衰老》上发表了题为“衰老真空改善正常和病理年龄相关并延长进行性小鼠寿命”的研究成果。研究小组描述了他们开发的疫苗是如何工作的，以及它在测试老鼠时的效果。研究表明，基于糖蛋白非转移蛋白B(GPNMB)衰老抗原的多肽疫苗可以选择性消除衰老细胞，改善正常和病理性衰老相关症状，延长早衰小鼠尤其是雄性小鼠的寿命。

为了开发一种更有针对性的衰老细胞清除疗法来减少非靶效应，研究人员利用衰老的人血管内皮细胞的转录组数据来寻找具有跨膜结构域的蛋白质。利用数据分析工具GEO2R和蛋白质跨膜分析TMHMM2.0估计了10个具有跨膜区的基因，在这些基因中，研究人员选择GPNMB作为seno-抗原候选基因。因为研究人员在进一步的研究中发现，GPNMB的表达在复制性衰老的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中显著增加。研究人员还发现，在老年小鼠、载脂蛋白E敲除小鼠和高脂饮食小鼠(HFD)的主动脉和分离的内皮细胞中，GPNMB的表达显著上调，这表明这种上调与p21等衰老标志物的表达增加有关。此外，GPNMB在老年小鼠的其他组织中也上调，如肺、内脏脂肪和骨髓，以及喂食HFD的小鼠的内脏脂肪。组织学检查显示，GPNMB在动脉粥样硬化患者血管内皮细胞中表达上调，而在非动脉粥样硬化患者细胞中表达未上调。同样，与非动脉粥样硬化患者相比，动脉粥样硬化患者白细胞中GPNMB的表达也显著增加。这些结果表明GPNMB可能是衰老治疗的分子靶点。

为了探索Gnmb作为衰老治疗分子靶点的可能性，研究人员建立了一个转基因小鼠模型，其中白喉毒素受体(DTR)和荧光素酶在Gnmb基因位点表达(Gnmb-DTR-荧光素酶小鼠)，这使得研究人员能够通过监测荧光素酶活性来检测Gnmb阳性细胞，并通过施用白喉毒素(DT)来消除这些细胞。Gpnmb-DTR荧光素酶小鼠在4至16周龄时喂食高脂肪食物，并在12和14周龄时腹腔注射DT。该结果与HFD小鼠内脏脂肪中Gpnmb表达的蛋白质印迹分析一致。第16周，分析Gpnmb-DTR荧光素酶小鼠，在腹部检测到强荧光素酶信号。相反，给药DT会降低腹部的荧光素酶活性，这与改善内脏脂肪组织的衰老样改变有关，如衰老相关的-半乳糖苷酶(SA--gal)活性降低，Cdkn2a和Cdkn1a表达下调。Gpnmb阳性细胞的缺失也显著改善了HFD引起的代谢异常。此外，研究人员建立了载脂蛋白E被敲除的Gnmb-DTR荧光素酶小鼠模型。结果表明，GPNMB阳性细胞的丢失显著减轻了动脉粥样硬化斑块的负担，进一步证明Gpnmb可能是衰老治疗的分子靶点。

接下来，研究人员开发了一种GPNMB多肽疫苗，以进一步探索Gpnmb疫苗对HFD小鼠代谢异常的影响。小鼠从4周龄开始饲喂高脂饮食，8周龄时皮下注射Gpnmb疫苗进行免疫，16周龄时进行检测分析。结果表明，疫苗降低了内脏脂肪组织中Gnmb的表达和相关荧光素酶活性，表明疫苗消除了Gnmb阳性细胞。此外，与给予对照疫苗的小鼠相比，Gpnmb疫苗还可以减弱依赖于p19Arf的荧光素酶活性的增加，并显著改善内脏脂肪组织中类似衰老的表型变化(SA--gal活性的增加和负细胞周期调节因子的上调)，显著改善代谢状态。然而，当研究人员将Gnmb疫苗注射到Gnmb敲除小鼠体内时，没有观察到这些效应，这表明疫苗产生的效应是由Gnmb介导的。此外，当接种小鼠用抗NK或CD8 T细胞的中和抗体处理时，Gpnmb疫苗的有益作用减弱，这表明NK和CD8 T细胞对Gpnmb疫苗的体内效果非常重要。

在另一项实验中，研究人员从4周龄开始给HFD喂食载脂蛋白E基因敲除小鼠，在8周龄时注射Gpnmb疫苗，然后在16周龄时进行检测和分析。结果表明，与对照疫苗相比，注射Gnmb疫苗可显著降低动脉粥样硬化和依赖Gnmb的主动脉荧光素酶活性。接种Gnmb疫苗后，主动脉中促炎分子的表达下调，Gnmb和细胞周期负调节因子的表达也降低。