青科沙龙第140期 | Cell Metab-衰老细胞可以逆转-Senoreverse策略揭示细胞衰老可逆的科学证据与新路径

自20世纪60年代细胞生物学家Hayflick提出“细胞增殖极限”理论以来，衰老细胞一直被认为处于“不可逆的周期阻滞”状态：一旦陷入这一状态，便如同被困于“时间牢狱”，不断走向衰老。衰老细胞通常伴随多种细胞因子的表达上调和细胞分泌能力的增强（衰老相关分泌表型，SASP），这一过程加剧了慢性炎症和组织功能退化。因此，细胞衰老被视为推动机体衰老和衰老相关疾病的重要驱动力。      靶向衰老细胞被认为是一种可行的抗衰老策略，主要包括清除衰老细胞的Senolytics疗法和抑制SASP的Senomorphics疗法。尽管这些策略在延缓衰老和相关疾病方面具有一定疗效，但仍存在不可避免的局限性。例如，当衰老细胞数量较多时，Senolytics可能导致组织损伤，而Senomorphics虽然能抑制炎症，却可能削弱免疫监视功能。在此背景下，Altos Labs提出了通过“部分重编程”对衰老细胞进行干预的策略，这一方法展现了将衰老细胞回溯至更早期状态的潜力，但也面临改变细胞特性、效率低下和安全性等不确定因素。因此，开发既安全又高效的逆转衰老策略，成为克服现有方法局限性的关键方向。
 

2025年1月15日，河南省科学院首席科学家、中科院生物物理所研究员姬广聚团队在Cell Metabolism上发表了题为《Exosomal miR-302b rejuvenates aging mice by reversing the proliferative arrest of senescent cells》的研究文章，从科学角度证明了细胞衰老可以被逆转的可能性，并提出了创新性的“Senoreverse”逆转衰老策略。传统观点通常认为，细胞衰老是一种不可逆的状态，且与“细胞增殖极限”密切相关。然而，研究团队通过深入探索发现，衰老的关键并不在于细胞自然达到了增殖极限，而是由于氧化应激、DNA损伤等多种压力，促使细胞提前进入增殖阻滞状态，进而加速组织功能衰退和衰老过程。通过解除这些压力诱导的周期阻滞，研究团队成功使衰老细胞重新启动增殖能力，最大限度地接近其自然增殖极限。实验结果表明，这一过程不仅能够恢复组织功能，还能显著逆转衰老进程。“Senoreverse”策略的提出，为抗衰老疗法开辟了新的研究方向。 
 
研究过程
 
    该研究首先在体外使用胚胎干细胞来源的外泌体（hESC-Exos）对处于高传代（PDL50）的衰老IMR-90成纤维细胞进行干预。结果显示，衰老标志物（如SA-β-gal、CDKN1A、CDKN2A等）显著下降，而增殖相关指标（如Ki67表达和S期细胞比例）明显上调，证明hESC-Exos能够有效逆转衰老细胞的表型。RNA-seq进一步验证，hESC-Exos能够下调多种与衰老及SASP相关的基因，并上调细胞增殖通路相关基因。 
为了更直观地评估单细胞层面上衰老细胞的增殖变化，研究团队利用带有p21-YFP报告基因的细胞构建了可视化衰老模型。hESC-Exos处理不仅显著降低了衰老标志物p21-YFP的表达，还恢复了增殖标志物Ki67的水平；实时成像显示，衰老细胞重新进入增殖周期的过程得到了清晰捕捉。随后，单细胞转录组测序（scRNA-seq）结果显示，hESC-Exos干预组中处于增殖活跃状态（S期）的细胞比例显著增加，同时“衰老亚群”减少，“年轻亚群”增多，进一步证明hESC-Exos能够在单细胞分辨率下有效逆转衰老细胞的增殖阻滞。 
研究团队在自然衰老小鼠模型中系统评估了hESC-Exos的逆转衰老作用及其安全性。结果表明，hESC-Exos不仅显著延长了老龄小鼠的平均寿命和最高寿命，还改善了多项衰老表型，包括外貌（如毛发灰白、稀疏等）和机能（如跑轮活动、握力、水迷宫测试等）。此外，血清中促炎因子的水平显著下降，组织中的衰老细胞标记物（如SA-β-gal、γ-H2AX）减少，染色质稳定性标记（H3K9me3）上调，组织退变程度也得到了明显改善。通过单细胞转录组测序（scRNA-seq）分析，研究发现hESC-Exos在肝脏和皮肤组织中均能重塑细胞亚群构成，恢复衰老细胞的增殖能力。值得注意的是，hESC-Exos干预后，衰老组织中高表达的细胞周期阻滞基因（如Cdkn1a、Ccng2）显著下调，而增殖相关基因（如Mki67、Pcna等）则显著上调。综上所述，hESC-Exos能够在体内多维度逆转衰老表型，并通过抑制关键的细胞周期阻滞因子，实现衰老细胞的“返老还童”。 
研究通过深度测序和分析发现，hESC-Exos中富含miR-302b，能够精准靶向并抑制细胞周期关键抑制因子Cdkn1a和Ccng2，从而在体外恢复衰老细胞的增殖能力。将miR-302b递送至衰老小鼠后，研究团队观察到小鼠脱落的毛发得以重新生长，同时体能、学习记忆等功能显著改善，慢性炎症水平降低，组织中衰老细胞的积累显著减少。此外，基因组稳定性也得到提升，具体表现为H3K9me3水平上调和γ-H2AX表达下调。进一步检测结果显示，小鼠肝脏、皮肤和大脑中的miR-302b水平显著升高，同时Cdkn1a和Ccng2的表达受到有效抑制。这表明，miR-302b能够有效解除衰老细胞的增殖阻滞，实现“返老还童”的效果。 
本研究围绕miR-302b的长期递送及其在衰老进程中的作用展开，揭示了其显著的逆转衰老效果及良好的安全性。在衰老小鼠模型中，持续递送miR-302b不仅显著减缓了衰老引起的体重下降，还延长了中位寿命和最高寿命，显著降低了死亡风险。同时，miR-302b处理组的小鼠外观衰老特征（如毛发稀疏、脊柱弯曲）明显改善，体能和学习记忆能力显著提升，而未观察到肿瘤发生率或疾病负担的增加。病理解剖进一步证实，miR-302b能够有效缓解多器官衰老病变，恢复组织的增殖潜能，并减少炎症损伤。RNA-seq分析显示，miR-302b能够重塑衰老组织的基因表达模式，特别是在激活增殖相关基因和抑制慢性炎症方面表现突出，从多个层面实现“返老还童”。综合来看，长期递送miR-302b能够显著延长寿命、改善衰老表型，同时未导致肿瘤和其他疾病的发生率增加。 

 综上所述，本研究首次提出了“Senoreverse”策略，在不改变衰老细胞固有属性的前提下，通过帮助其摆脱“时间枷锁”并重启增殖周期，成功实现了细胞和机体的衰老逆转。在这一创新性策略的指导下，研究团队从hESC-Exos中成功筛选并验证了miR-302b作为候选“Senoreverse”核酸药物的有效性和安全性。miR-302b能够精准解除衰老细胞的增殖停滞，显著延长动物寿命，改善衰老表型，且有效降低慢性炎症，同时未引发任何安全隐患。这一研究不仅从理论和实践层面验证了“Senoreverse”策略的可行性，还为衰老相关疾病的治疗提供了全新的方向和解决方案。 
     原文链接  
 Exosomal miR-302b rejuvenates aging mice by reversing the proliferative arrest of senescent cells: Cell Metabolism