衰老是生命的自然過程,在微觀尺度上,細(xì)胞衰老是造成機(jī)體衰老的重要原因,衰老細(xì)胞會(huì)進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的增殖阻滯狀態(tài),但仍能存活。此外,衰老細(xì)胞還會(huì)分泌促炎細(xì)胞因子混合物,形成衰老相關(guān)分泌表型(SASP),進(jìn)而毒害周圍的健康細(xì)胞。因此,這些衰老細(xì)胞就像“僵尸”一樣,會(huì)不斷侵蝕、感染正常細(xì)胞,加速衰老過程。
衰老可以由各種各樣的壓力觸發(fā),誘導(dǎo)衰老也被認(rèn)為是抗癌治療的一種手段。然而,衰老癌細(xì)胞產(chǎn)生的SASP對癌癥治療來說是一把潛在的雙刃劍。一方面,SASP可以通過觸發(fā)免疫反應(yīng)抑制腫瘤生長;另一方面,SASP的長期存在具有潛在危害,可引起慢性炎癥、免疫抑制、刺激上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、誘導(dǎo)干細(xì)胞樣狀態(tài)或促進(jìn)腫瘤遷移和轉(zhuǎn)移。
因此,雖然誘導(dǎo)癌細(xì)胞衰老,讓它們生長和增殖停滯可能代表了理想的癌癥治療結(jié)果,但這些衰老癌細(xì)胞的長期存在可能是有害的。那么,應(yīng)該如何清除這些衰老癌細(xì)胞呢?
該研究通過 CRISPR-Cas9基因篩選技術(shù),發(fā)現(xiàn)了死亡受體抑制劑cFLIP的缺失是衰老癌細(xì)胞的共同弱點(diǎn),在此基礎(chǔ)上提出了將促衰老藥物與衰老細(xì)胞清除劑 (Senolytics) 聯(lián)合使用的癌癥治療新策略。并在不同癌癥小鼠模型證實(shí),這兩類單獨(dú)使用效果不佳的藥物,在聯(lián)合使用時(shí)達(dá)到了化腐朽為神奇的效果。
Senolytics,作為一種衰老細(xì)胞清除劑,能夠優(yōu)先殺死衰老細(xì)胞,可以與促衰老療法結(jié)合使用,以避免腫瘤中衰老細(xì)胞持續(xù)存在而帶來有害影響。然而,這種治療策略的應(yīng)用還存在一些限制,例如缺少作用范圍廣、可獨(dú)立發(fā)揮作用、特異性高、且具有可接受的毒性的Senolytics。
在這項(xiàng)研究中,研究團(tuán)隊(duì)使用了CRSIPR-Cas9全基因組篩選技術(shù),對衰老癌細(xì)胞進(jìn)行全基因組功能缺失篩選,結(jié)果發(fā)現(xiàn),死亡受體抑制劑cFLIP的缺失是衰老癌細(xì)胞的共同弱點(diǎn)。
進(jìn)一步的機(jī)制研究顯示,通過NF-κB介導(dǎo)的死亡受體5(DR5)及其配體TRAIL的上調(diào),衰老細(xì)胞啟動(dòng)凋亡,但NF-κB也會(huì)通過增加cFLIP表達(dá),來幫助衰老細(xì)胞免于死亡。
接下來,研究團(tuán)隊(duì)證實(shí),通過激動(dòng)性抗體來激活DR5、通過BRD2抑制劑來抑制cFLIP,可以進(jìn)一步增強(qiáng)DR5信號的激活,促進(jìn)衰老細(xì)胞的凋亡,可有效殺傷多種衰老癌細(xì)胞。
此外,該研究還發(fā)現(xiàn),衰老癌細(xì)胞通過分泌細(xì)胞因子介導(dǎo)的旁殺效應(yīng)(bystander effect),使鄰近的非衰老癌細(xì)胞也對DR5激動(dòng)劑的殺傷變得敏感。
為了驗(yàn)證這種Senolytics組合療法在體內(nèi)癌癥治療中的效果,研究團(tuán)隊(duì)免疫缺陷和免疫正常的小鼠模型,將人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系A549細(xì)胞移植到免疫缺陷的裸鼠體內(nèi),將小鼠肝癌細(xì)胞系Hepa1-6細(xì)胞移植到免疫正常小鼠體內(nèi)。在小鼠腫瘤建立后,用Alisertib誘導(dǎo)衰老,并與兩種Senolytics藥物 (BRD2抑制劑、DR5激動(dòng)劑) 聯(lián)合治療。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,單獨(dú)使用Alisertib、 BRD2抑制劑 (NEO2734) 或DR5激動(dòng)劑 (Conatumumab單抗針對A549小鼠模型,MD5-1單抗針對Hepa1-6小鼠模型) ,對腫瘤生長的抑制效果有限。三種藥物中的兩種聯(lián)合治療可以更好地抑制腫瘤,而三種藥物聯(lián)合治療能夠達(dá)到好的腫瘤抑制效果,且不影響小鼠體重。
該研究在不同小鼠腫瘤模型中驗(yàn)證了這種將促衰老治療和Senolytics治療相結(jié)合的“one-two punch”(組合拳)式癌癥治療策略。
總的來說,該研究通過CRISPR-Cas9篩選技術(shù),發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了激活DR5和抑制cFLIP能夠有效誘導(dǎo)衰老癌細(xì)胞凋亡,而且,衰老癌細(xì)胞還會(huì)通過旁殺效應(yīng)使鄰近的非衰老癌細(xì)胞也對DR5激動(dòng)劑的殺傷變得敏感。并在不同癌癥小鼠模型中驗(yàn)證了這種將促衰老藥物與衰老細(xì)胞清除劑(Senolytics)聯(lián)合使用在癌癥治療中的潛力。