癌症标志：衰老细胞

细胞衰老是一种稳定且通常不可逆的细胞周期停滞状态，在癌症生物学中是一把双刃剑。衰老细胞最初被认为是一种抑制肿瘤的机制，能阻止潜在恶性细胞继续分裂；如今人们认识到，在某些情况下，衰老细胞也可能驱动肿瘤发生。癌症特征框架的最新更新凸显了这种双重性，使衰老细胞——尤其是其衰老相关分泌表型 (SASP)——成为癌症生物学中的重要课题。

本篇博客探讨细胞衰老在癌症中的作用，重点关注 SASP 的生物学特性、实验检测结果，以及相关通路中的关键蛋白如何被应用于新兴的衰老靶向治疗。

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当端粒过短时，细胞会将其识别为 DNA 损伤并激活 DNA 损伤应答 (DDR)，导致永久性细胞周期停滞。通过阻断细胞分裂，复制性衰老防止了不受控制的细胞增殖和基因组突变的积累，使其成为对抗癌症发展的重要保护措施。

矛盾的是，尽管衰老是一种有效的癌症防御机制，但它也与肿瘤发生和恶性转化相关。癌症中的衰老通常是应激诱导而非端粒驱动的，其诱因包括致癌基因激活、氧化应激、细胞信号网络失衡以及其他环境因素，最显著的是化疗或放疗引起的治疗诱导性 DNA 损伤，即治疗诱导性衰老 (TIS)。癌症相关的衰老细胞可在组织中持续存在并分泌 SASP 因子，从而重塑肿瘤微环境 (TME)，有时甚至会形成更有利于肿瘤生长和治疗抵抗的环境。

什么是衰老相关分泌表型 (SASP)？

衰老相关分泌表型（SASP）是衰老细胞分泌的多种因子组成的复杂混合物，使其能够在局部和全身范围内进行信号传递。衰老并非纯粹的细胞自主过程，它能够成为微环境的调控者，对邻近的肿瘤细胞、基质细胞、免疫细胞及血管系统产生影响。通过将衰老从孤立的细胞状态转变为对周围细胞的外在影响，SASP 驱动组织结构和免疫组成的变化——这些变化可能抑制或促进肿瘤发展，具体取决于所处的微环境背景。

关键的 SASP 因子包括促炎细胞因子（例如 IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8 和 TNF-α），其传播炎症并刺激细胞增殖；趋化因子（例如 CXCL10、MCP-1 和 RANTES），负责募集免疫细胞；基质金属蛋白酶 (MMPs)，参与细胞外基质 (ECM) 重塑；以及生长因子（例如 IGF、VEGF 和 EGF），其通过特定细胞表面受体的信号转导而影响细胞生长和/或分化。

使用 IL-8 (E5F5Q) Rabbit Monoclonal Antibody #94407 对石蜡包埋的人子宫内膜样腺癌组织进行免疫组织化学分析。	使用 MMP-2 (D4M2N) Rabbit Monoclonal Antibody #40994 对石蜡包埋的人宫颈癌组织进行免疫组织化学分析。

SASP 具有高度动态性：它的组成会随着时间发生变化，并且会因细胞类型和衰老诱因的不同而有所差异。这意味着，衰老可能因诱因不同（致癌基因诱导或治疗诱导）而呈现出不同的特性，这些特性对应着差异化的 SASP 谱，并对药物反应研究具有不同的指导意义。

衰老与 SASP 中的关键信号转导轴

许多不同的信号转导通路调控着 SASP 的强度、时序和组成。明确哪条信号转导轴处于主导地位，有助于为实验模型确定最佳的检测指标。

	衰老信号转导通路 衰老信号转导整合了 p53–p21 等抑癌基因通路与 DNA 损伤及应激反应，从而实现持久的细胞周期停滞。 获得衰老信号转导通路
	细胞周期与 DNA 损伤检查点 G1/S 和 G2/M 转换期的检查点感知端粒侵蚀和复制应激，决定受损细胞进行自我修复、发生凋亡还是进入衰老。 获取通路： G1/S 检查点  DNA 损伤和 p53 信号转导
	生长信号转导通路 mTOR 及相关生长信号转导通路能够影响 SASP 的组成与强度，并在决定衰老细胞是增强免疫监视作用，还是形成促肿瘤炎症微环境方面发挥作用。 获取 mTOR 信号转导通路
	NF‑κB 与 Stat 转录枢纽 NF‑κB 和 Stat3 是 SASP 细胞因子与趋化因子的主要转录枢纽，整合来自 DNA 损伤、模式识别受体和细胞因子受体的上游信号，以促进慢性炎症形成。 获取通路： NF-κB 信号转导 Jak/Stat：IL-6 受体信号转导
	p38 MAPK 与应激激酶 p38 MAPK 等应激激活激酶通过激活 NF-κB 驱动的 SASP 基因转录，响应 DNA 损伤和氧化应激信号，从而使衰老细胞得以维持促炎性的 SASP 特征。 获取 p38 MAPK 信号转导通路。

SASP 如何塑造肿瘤微环境

在急性阶段（例如在伤口愈合、发育过程以及早期致癌基因激活期间），SASP 的信号转导输出通过增强衰老相关生长停滞，并募集能够识别清除受损细胞或癌前细胞的免疫细胞，来强化肿瘤抑制作用。此阶段中，SASP 驱动的炎症主要支持免疫监视和组织稳态，而非促进癌症进展。

然而，当衰老细胞持续存在并转为慢性状态时，它们可能重塑肿瘤微环境，其方式与其他癌症特征相互交织，共同驱动肿瘤进展。通过 SASP 信号，衰老细胞能够促进炎症反应——这通常是机体在损伤后支持组织修复的保护性反应的一部分。然而，在肿瘤环境中，这种炎症反应反而可能导致持续的免疫抑制，从而促进肿瘤存活。SASP 因子还主要通过基质金属蛋白酶 (MMPs) 等酶类参与驱动侵袭和转移扩散，并能刺激血管生成（组织血管系统），为肿瘤提供更丰富的血液供应。慢性 SASP 信号转导的另一个重要后果是基质细胞与免疫细胞的重编程，使肿瘤微环境向利于癌症进展和治疗抵抗的方向转变。

SASP 的这种双重作用意味着，针对诱导、调节或清除衰老细胞的治疗策略必须精准把握时机，并依据特定肿瘤及治疗窗口进行定制——这一复杂难题目前仍处在积极的研究阶段。

生物标记物可识别 SASP 和衰老细胞

衰老并无通用的生物标记物，因为标记物的选择取决于衰老诱导类型、细胞种类及微环境。因此，通常需要综合多种生物标记物来界定衰老状态。 

识别衰老细胞的常用指标包括：

• 稳定的细胞周期停滞：衰老细胞即使在生长刺激下也不再分裂，并且通常会上调细胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK) 抑制剂 p16 和 p21 的表达，从而强制细胞停滞在 G1 期。
• 增殖标记物缺失：Ki-67 和 PCNA 的缺失有助于锁定未进入细胞周期的细胞。
• 持续性 DNA 损伤：γH2AX（磷酸化组蛋白 H2A.X Ser139）和 53BP1 等指标可以标记未修复的损伤及慢性 DNA 损伤反应。

使用 Phospho-Histone H2A.X (Ser139) (20E3) Rabbit Monoclonal Antibody #9718（绿色）对未经处理（左图）或经紫外线处理（右图）的 HeLa 细胞进行免疫荧光 (IF) 分析。肌动蛋白丝已用 DyLight 554 Phalloidin #13054（红色）进行标记。	使用 53BP1 (E7N5D) Rabbit Monoclonal Antibody #88439（绿色）对野生型（左图）或 53BP1 敲低（右图）的 HCT 116 细胞进行免疫荧光分析。肌动蛋白丝已用 DyLight 554 Phalloidin #13054（红色）进行标记。样品用 ProLong Gold Antifade Reagent with DAPI #8961（蓝色）封片。

• β-半乳糖苷酶活性： 在 pH 值为 6 时检测到的衰老相关 β-半乳糖苷酶是经典的衰老标记物。
• 染色质景观改变：衰老相关异染色质灶 (SAHF)、DNA 解凝聚以及组蛋白修饰的整体变化等特征，反映了表观基因组的稳定重塑。
• 核结构与物理变化： Lamin B1 减少、染色质重组和脂滴增加等变化可进一步鉴定衰老细胞群体。

使用 Lamin B1 (E6M5T) Rabbit Monoclonal Antibody #17416 对石蜡包埋的正常人乳腺组织进行免疫组织化学分析。

实际操作中，衰老实验通常整合多种标记物进行检测——例如 SA‑β‑gal 活性、增殖标记物、DNA 损伤应答灶以及 SASP 因子（如 IL-6、IL-8 或 MMPs）的定量测量——并联合使用 CDK 抑制因子 p16 和 p21 作为早期细胞周期停滞的指标，以区分衰老细胞与静息态或终末分化细胞。设计实验时采用多重正交检测指标（例如 β-gal 活性 + Ki67 缺失 + γH2A.X + SASP 细胞因子组），有助于为审稿人与合作者构建具有说服力的衰老研究证据体系。

请访问我们的博客，了解更多检测衰老细胞的方法：衰老研究必备的十大标记物

从 SASP 通路到治疗靶标

当前癌症治疗日益倾向于通过使用衰老细胞清除剂（可选择性清除衰老细胞）和衰老表型调节剂（有时称为衰老稳定剂，用于调节 SASP 对周围细胞和组织的影响）来靶向衰老过程。尽管这些药物主要处于基础研究和临床前研究阶段，但初步数据表明，它们可能增强现有癌症治疗方法（包括化疗和免疫疗法）的疗效。联合治疗策略也在探索中，例如将槲皮素（一种植物来源的黄酮类化合物）与达沙替尼（一种酪氨酸激酶抑制剂）联用以清除衰老细胞，以及联合使用 mTOR、Stat3 和 NF-κB 抑制剂作为衰老表型调节治疗方案。

衰老细胞清除剂旨在利用衰老细胞在促生存通路中的脆弱性来诱导其凋亡，而衰老表型调节剂则在保留衰老停滞状态的同时抑制有害的 SASP 输出，这可能更好地保留有益且短暂的衰老反应。在临床前模型中，这两种策略均可增强对化疗或免疫疗法的响应；然而，广泛的衰老细胞清除可能会干扰衰老细胞的稳态维持或伤口修复功能，这凸显了对精准生物标记物和递送策略的需求。

目前提出的衰老表型调节治疗方法包括：NF‑κB 和 mTOR 信号转导通路抑制剂（如雷帕霉素、二甲双胍和白藜芦醇）、Jak/Stat 和 p38/MAPK 通路抑制剂、ATM 和 HDAC 抑制剂、BET（溴结构域和末端外结构域）抑制剂、糖皮质激素通路调节剂，以及调控上述一条或多条通路的多酚类物质。靶向特定 SASP 因子的单克隆抗体——例如司妥昔单抗（靶向 IL‑6）和卡那奴单抗（靶向 IL‑1β）——也正作为调控手段被积极探索，旨在抑制 SASP 驱动的炎症反应，同时避免完全清除衰老细胞。

成立于 2021 年的细胞衰老网络 (SenNet) 计划，正展现出其在癌症研究中的强大应用潜力。该计划通过整合从多种人类及模型生物组织中收集的数据，提供可公开访问的衰老细胞图谱，使研究人员能够以前所未有的细节绘制跨组织的衰老细胞与 SASP 特征图谱，为抗体偶联药物 (ADC)、嵌合抗原受体 (CAR) T 细胞疗法研究以及针对衰老特异性标记物的疫苗开发铺平道路。此外，癌症生物学领域正在持续深入研究：为何部分癌细胞在经历治疗诱导性衰老 (TIS) 后保持停滞状态，而另一些则发生“衰老逃逸”并恢复生长，且通常伴随更具耐受性、更抗治疗的表型特征。

淬炼 SASP 的双刃剑特性

细胞衰老与 SASP 在癌症生物学中具有双重作用——既可抑制早期肿瘤发生，若未能及时消除，也可能帮助肿瘤适应环境、持续存活并抵抗治疗。随着对 SASP 有益与有害效应的深入理解，研究人员正进一步淬炼这把双刃剑，以开发更有效、更持久的癌症治疗方法。

其他资源

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• 逃避生长抑制
• 非突变性表观遗传重编程
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• 持续的增殖信号
  

参考文献

1. Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell. 2000;100(1):57-70. doi:10.1016/s0092-8674(00)81683-9
2. Hanahan D. Hallmarks of Cancer: New Dimensions. Cancer Discov. 2022;12(1):31-46. doi:10.1158/2159-8290.CD-21-1059
   
3. Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011;144(5):646-674. doi:10.1016/j.cell.2011.02.013
4. Hayflick L, Moorhead PS. The serial cultivation of human diploid cell strains. Exp Cell Res. 1961;25:585-621. doi:10.1016/0014-4827(61)90192-6