周斌研究组揭秘细胞衰老：开发新型示踪技术助力肝脏疾病治疗

周斌研究组揭秘细胞衰老：开发新型示踪技术助力肝脏疾病治疗

2024年10月4日，国际顶级学术期刊《细胞》在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌研究组的最新研究成果。这项突破性研究开发了一种体内细胞衰老的谱系示踪及功能研究技术，为理解细胞衰老在肝脏损伤和修复中的作用提供了新的视角。

细胞衰老是细胞在受到内外环境压力时进入的一种特殊状态，最初由Leonard Hayflick于1961年提出。这种状态表现为细胞周期阻滞、代谢减缓、分泌表型改变等特征。细胞衰老在生理和病理过程中扮演着重要角色，既可能促进组织修复和肿瘤抑制，也可能导致组织功能退化和疾病发生。

周斌研究组开发的体内细胞衰老谱系示踪技术，基于双同源重组酶系统，能够精准标记和追踪特定类型的衰老细胞。研究团队首先构建了一种荧光报告基因小鼠品系p16-tdT，通过检测不同年龄段各器官中tdT的表达，发现tdT+细胞在不同器官中的类型多样且比例随着年龄的增长显著增加。同时，这些tdT+细胞表现出明显的SA-β-Gal活性、更低的增殖能力及高表达SASP因子等，进一步验证了p16Ink4a+细胞的细胞衰老表型。

在肝纤维化研究中，研究团队利用四氯化碳（CCl4）诱导的肝脏损伤模型，结合免疫染色与单细胞RNA测序技术，发现肝损伤中p16Ink4a+细胞主要涉及内皮细胞及巨噬细胞。通过基因表达谱分析，研究人员发现这些p16Ink4a+巨噬细胞与内皮细胞表现出独特的基因表达变化，包括SASP因子的表达和细胞衰老相关信号通路上调等。

为了进一步研究细胞类型特异性p16Ink4a+细胞在肝损伤和修复中的命运，研究人员开发了一种名为Sn-pTracer（senescent cells-pulse-chase-tracer）的遗传系统，该系统利用了双重组酶技术，只有在共同表达Dre和Cre重组酶的细胞中，R26-RL-tdT（Rosa26-rox-Stop-rox-loxP-Stop-loxP-tdT）报告小鼠的两个Stop序列才会被移除，从而诱导tdT的表达。研究人员将巨噬细胞特异性F4/80-Dre或内皮细胞特异性Cdh5-DreER小鼠品系与p16-CreER和R26-RL-tdT小鼠交配，产生了F4/80-Dre；p16-CreER；R26-RL-tdT小鼠命名为SnMø-pTracer，和Cdh5-DreER；p16-CreER；R26-RL-tdT小鼠命名为SnEC-pTracer。在CCl4诱导的肝损伤中，SnMø-pTracer和SnEC-pTracer系统分别精确标记了p16Ink4a+巨噬细胞与p16Ink4a+内皮细胞。研究发现，损伤肝脏的p16Ink4a+巨噬细胞显著增多但修复后大量凋亡，被p16Ink4a–巨噬细胞替代。相反，p16Ink4a+内皮细胞在损伤后虽也增加，但在肝脏修复阶段大部分存活，表明其衰老状态对内皮细胞而言可能是可逆的细胞周期停滞。这些发现揭示了不同类型细胞在应对肝损伤时不同的衰老与修复机制，为深入理解细胞命运调控及组织修复策略提供了新视角。

这项研究不仅为肝脏疾病的临床治疗提供了新的研究方向和理论依据，也为细胞衰老领域和再生医学研究提供了新的技术路径与方法。通过精准靶向特定类型的衰老细胞，未来有望开发出更有效的疾病治疗策略，为提高人类健康水平带来新的希望。