將 CAR-T（Chimeric Antigen Receptor T-Cell）用於衰老？四川大學華西醫院研究員趙旭東和團隊做到了，研究論文發表在 Science Translational Medicine 封面上。
圖 | 趙旭東（來源：趙旭東）
研究中，他們檢測了以 NKG2D（natural killer group 2 member D ligands）胞外域為識別域的 NKG2D-CAR T 細胞的抗衰老效果。實驗結果出人意料地好，不管是在小鼠還是在非人靈長類體內，靶向NKG2DLs的 NKG2D-CAR T 細胞均展示出了傑出的衰老細胞清除效果，並且無明顯副作用。
圖 | 論文登上當期期刊封面（來源：Science Translational Medicine）
NKG2DLs 也能在腫瘤細胞中表達。當下，已經有諸多靶向 NKG2DLs 的 CAR-T 細胞用於臨床試驗，截至目前並未發現嚴重副作用。因此相對於其他靶點，基於 NKG2DLs 的抗衰老研究在臨床轉化應用上具有顯著優勢。
在論文的評審過程中，NKG2D-CAR T 細胞傑出的抗衰老效果得到了審稿人的一致肯定。論文指出，NKG2D-CAR T 細胞治療全面改善了小鼠組織衰老相關病理特徵，包括脂肪、肌肉、骨骼和肝腎功能等，並且顯著提升了小鼠運動能力。此外，論文還進一步確認了在自然衰老獼猴體內 NKG2D-CAR T 細胞也具有優秀地清除衰老細胞的能力。
從以往文獻報道和此次研究結果來看，NKG2DLs 在衰老細胞中的表達具有較高的廣譜性。理論上，大部分由於衰老細胞異常累積導致的疾病，NKG2D-CAR T 細胞都能帶來治療作用。
不過考慮到經濟成本等因素，課題組計劃先選擇已明確可以使用清除衰老細胞的方法進行治療的疾病來開展臨床試驗，例如糖尿病、慢性腎病、肝纖維化和骨質疏鬆症等。
基於免疫療法開發 Senolytics 藥物
該團隊選擇將 CAR-T 技術用於抗衰老，有著極大的現實意義。由於生育率下降和人口負增長，以及醫療進步和健康提升等原因，老齡化是中國乃至全世介面臨的重要挑戰，包括養老金和醫療服務的壓力、老年貧困、長期護理需求等。
在此背景下，抗衰老研究也成了當前備受關注的領域之一。對於延長健康壽命、增強生活質量以及減輕年齡相關疾病的發病率具有重要的價值和應用前景。
衰老細胞是一類處於不再分裂狀態的老化細胞，它們在人體中積累並與多種疾病和個體衰老相關。在抗衰老研究中，Senolytics 藥物表現最為優秀，也是大家公認的最有可能獲得突破的研究方向。
Senolytics 藥物通過清除衰老細胞來延緩衰老，以及治療或緩解與衰老相關的疾病。
例如，當把達沙替尼和槲皮素聯合使用可減緩衰老小鼠與年齡相關的生理功能衰退，延長小鼠 36% 壽命。
在動物模型中，Senolytics 藥物對於動脈粥樣硬化、肺纖維化、肝纖維化、脂肪肝、骨質疏鬆、肌肉減少症和阿爾茨海默等疾病均顯示出積極的治療效果。
然而，目前現有的 Senolytic 藥物大部分都是基於小分子化合物開發，存在靶向性差等局限性；雖然可以清除衰老細胞，但也可能對正常細胞產生影響，在安全性方面或多或少也都存在一些問題。
例如，抗衰老明星藥物達沙替尼和槲皮素聯用可能引起貧血、中性粒細胞和血小板減少、以及肺動脈高壓；Bcl-2 抑制劑 Navitoclax 可能引起血小板、白細胞和紅細胞數量的下降，增加出血、感染和貧血的風險。
目前，對於 Senolytic 藥物的大多數研究仍處於臨床前階段，臨床研究的數據相對有限。依舊需要更多臨床試驗來驗證其對人體的療效和安全性。
細胞免疫療法能讓治療更加精準，減少對正常組織的損害，已在癌症等疾病的治療中顯示出了巨大的潛力。其中，CAR-T 細胞通過識別抗原精準殺傷靶細胞，理論上也可用於清除衰老細胞。
事實上，這個概念已經得到證實，2020 年國外學者在 Nature 上發表論文，證明靶向尿激酶型纖溶酶原激活物受體（UPAR，Urokinase-type plasminogen activator receptor）的 CAR-T 細胞，可以清除衰老細胞治療腫瘤和緩解肝纖維化。但是，該 CAR-T 細胞是否能清除老年個體中的衰老細胞目前依舊不明確。
NKG2DLs 可以在包括自然衰老在內的多種衰老細胞表面表達。體內 NK 細胞通過信號軸 NKG2D-NKG2DLs 識別並殺傷衰老細胞。以這種天然存在的衰老細胞清除機制開發 Senolytics 藥物，理論上應該具有更有效的治療效果和更高的安全性。基於此，該課題組決定基於免疫療法開發 Senolytics 藥物。
圖 | 論文登上當期期刊封面（來源：Science Translational Medicine）
從細胞模型、小鼠、獼猴三層面證明 NKG2D-CAR T 細胞抗衰老效果免疫治療的關鍵點是尋找衰老細胞特異性靶點。通過查閱文獻，他們發現 NKG2DLs 在衰老細胞中表達，是 NK 細胞清除衰老細胞的主要靶點。因此理論上 NKG2DLs 也可以用於 CAR-T 細胞清除衰老細胞的靶點。
隨後，該團隊從細胞模型、小鼠、獼猴三個層面分別證明了 NKG2D-CAR T 細胞抗衰老效果。其實，他們最初並沒有計劃小鼠實驗。因為人和獼猴親緣關係更近，而且 NKG2D-CAR 可以通用，因此 NKG2D-CAR T 細胞在獼猴體內的有效性和安全性顯然比小鼠更有說服力。
但是，獼猴的壽命太長，難以在短時間內觀察到衰老病理的改變引起的確定性效應。所以，他們構建了針對小鼠的 mNKG2D-CAR T 細胞，並對其進行體內實驗。僅僅這個階段，就耗時大概 5 年時間。
課題組表示：「我們的論文最先投在 Nature 雜誌，但論文送審之後審稿人認為 2020 年 Nature 已經發表過靶向 UPAR 的 CAR-T 可清除衰老細胞治療腫瘤和肝纖維化，認為我們的研究在概念上落後了，所以拒稿。」
投稿到 Science Translational Medicine 之後，審稿人的意見集中於 NKG2D-CAR T 細胞的安全性以及在衰老組織中的浸潤。為了回答這些問題，他們在修回手稿中補充了 NKG2D-CAR T 細胞在自然衰老小鼠中的作用等實驗，這個階段大約花費 1 年半時間。
最終，相關論文以《NKG2D-CAR T 細胞消除衰老小鼠和非人靈長類動物的衰老細胞》（NKG2D-CAR T cells eliminate senescent cells in aged mice and nonhuman primates）為題發在 Science Translational Medicine（IF 17.1），並選為當期封面論文。
四川大學華西醫院楊東博士、孫彬博士是共同一作，四川大學華西醫院趙旭東研究員、美國明尼蘇達大學鄧義斌教授擔任共同通訊作者[1]。
圖 | 相關論文（來源：Science Translational Medicine）
時間對科研工作者的緊迫性
該團隊表示：「在 NKG2D-CAR T 細胞抗衰老研究中，我最大的感悟就是時間對科研工作者的緊迫性。在科研領域中，時間常常是有限的資源，想要在某個領域取得突破性成果需要及時行動和快速反應。」
課題組開始 NKG2D-CAR T 細胞抗衰老實驗是在 2017 年。那個時候 CAR-T 細胞主要用於腫瘤治療，但後面學界陸續發表了 CAR-T 細胞在非腫瘤領域的用途的論文。
例如 2019 年 Nature 雜誌發表了 CAR-T 細胞抗心臟纖維化的論文，2020 年 Nature 雜誌發表了 CAR-T 細胞清除衰老細胞的論文，2021 年《新英格蘭醫學雜誌》發表了 CAR-T 細胞治療自身免疫性疾病的論文。
「而我們的研究在 2022 年才完成並投稿。這個時候 CAR-T 細胞用於抗衰老研究新穎性已經大打折扣。這也是 Nature 雜誌對我們拒稿的主要原因。我們研究進展太慢，導致的後果就是起了個大早趕了個晚集。」該團隊說。
儘管如此，趙旭東依然表示：「期待這些成果有更廣泛傳播，早日轉化，服務社會。」
不過，CAR-T 細胞治療是一項複雜且個性化的治療過程，價格昂貴，普通民眾可能難以負擔。
因此，他們後續將開發 NKG2D-CAR NK 細胞。相對於 CAR-T 細胞，CAR-NK 細胞可實現異體回輸，不需要個體化定製，具有更高的便捷性，費用也更低廉。
另據悉，此前課題組已成功製備抗腫瘤/抗衰老的針對十餘個靶點的 CAR-T 技術和免疫細胞接合器分子，申請專利二十餘項，包含 PCT（Patent Cooperation Treaty）專利 5 項。
對此，該團隊表示：「除了 NKG2D-CAR T 細胞以外，我們目前確實已經成功製備了其他一些具有抗腫瘤或抗衰老活性的 CAR-T 細胞和免疫細胞接合器分子。」
例如，基於 GAS6 的 CAR-T 細胞可殺傷 TAM 陽性的胰腺癌細胞系和癌症幹細胞樣細胞，並在體內抑制腫瘤細胞來源的移植瘤和患者來源的異種移植瘤生長，相關論文已經發表於 Journal of Hematology & Oncology。
此外，他們還發現基於 SECTM7 構建的 CAR-T 細胞可以通過靶向 CD7 分子，來治療急性淋巴細胞白血病和急性粒細胞白血病，相關論文發表於 Blood Advances 雜誌。關於這些研究相關的臨床試驗正在逐步推進。同時，目前還有一些關於其他靶點的研究正在進行，並且正在不斷改進中。
參考資料：
1.Yang, D., Sun, B., Li, S., Wei, W., Liu, X., Cui, X., ... & Zhao, X. (2023). NKG2D-CAR T cells eliminate senescent cells in aged mice and nonhuman primates. Science Translational Medicine, 15(709), eadd1951.