肿瘤中细胞因子诱导衰老的核心机制：STAT1与NFκB依赖性基因调控网络的持续激活

《GeroScience》：Cytokine-induced senescence in tumors is based on sustained activation of STAT1- and NFκB-dependent gene regulatory signatures

本研究揭示了IFN-γ和TNF通过协同持续激活STAT1和NFκB信号通路，诱导肿瘤细胞衰老（TA-CIS）的关键机制。研究人员结合体外A204横纹肌肉瘤细胞模型和体内RIP-Tag2小鼠β细胞肿瘤模型，通过时间分辨转录组和蛋白质组学分析，鉴定出JAK/STAT和NFκB/p38信号轴构成TA-CIS的核心调控网络。该研究为利用衰老诱导策略进行癌症治疗提供了新的理论基础和潜在靶点。

　　

在肿瘤生物学领域，细胞衰老曾被视为一种不可逆的静态终末状态。然而，近年研究发现，衰老实际上是一个动态过程，特别是在肿瘤发展过程中，衰老可作为重要的抑制机制，对抗癌细胞的快速增殖。其中，细胞因子诱导的衰老（Cytokine-Induced Senescence, CIS）因其由免疫系统关键因子——干扰素-γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子（TNF）驱动而备受关注。尽管CIS现象屡见报道，但其背后的信号网络如何导致衰老表型仍不清楚。解开这一谜题，对于开发通过诱导肿瘤细胞衰老而非直接杀伤来实现肿瘤控制的新治疗策略至关重要。

为深入探究这一问题，研究人员在《GeroScience》上发表了最新成果。他们综合利用体外细胞模型和小鼠体内模型，通过时间分辨的转录组测序、蛋白质印迹（Western Blot）、信号通路分析和细胞功能验证等多种技术手段，系统描绘了肿瘤相关细胞因子诱导衰老（TA-CIS）的基因调控和信号转导特征。

本研究主要采用了以下关键技术：1）利用人源A204横纹肌肉瘤细胞进行体外培养，并用IFN-γ和TNF处理诱导衰老；2）使用RIP-Tag2转基因小鼠模型，通过过继性输注T辅助细胞1（T_H1）诱导体内β细胞肿瘤衰老；3）进行全转录组分析（包括微阵列和RNA测序）以获取基因表达谱；4）通过蛋白质印迹法分析关键信号蛋白的表达和磷酸化水平；5）应用基因本体（GO）富集分析和通路分析（如KEGG）解读组学数据。

Dynamics of cytokine-induced growth arrest and characterization of senescence induction by IFN-γ and TNF in A204 cells

研究人员首先在A204细胞中建立了TA-CIS模型。他们发现，IFN-γ和TNF联合处理能迅速（24小时内）并持续地抑制细胞增殖（通过[³H]-胸苷掺入实验证实），且这种生长停滞在细胞因子撤除后依然持续，表明衰老是不可逆的。同时，细胞表现出典型的衰老特征：扁平的形态、衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性升高以及磷酸化异染色质蛋白1γ（p-HP1γ）在衰老相关异染色质焦点（SAHF）中的核内聚集。这五项指标共同证实了A204细胞成功进入了衰老状态。

IFN-γ and TNF activate gene regulatory networks in A204 cells

通过对不同时间点（0, 24, 48, 96小时）的细胞进行转录组分析，研究人员揭示了基因表达的动态变化。他们鉴定出一个由276个持续上调基因和174个持续下调基因组成的核心集合。基因本体富集分析显示，上调基因显著富集于免疫反应、干扰素信号通路和NF-κB激活等相关过程。值得注意的是，细胞周期相关基因（如细胞周期蛋白、CDKs）被广泛抑制，而经典的衰老标志物p16^Ink4A和p21在转录水平上未见调控。变量重要性投影（VIP）分析进一步强调了干扰素调控基因签名在TA-CIS中的核心地位。

IFN-γ and TNF simultaneously stimulate pro- and antiapoptotic genes in A204 cells

研究发现，IFN-γ和TNF在诱导促凋亡基因（如CASP3, IRF1, IRF2）表达的同时，也上调了多种抗凋亡基因（如BIRC2/c-IAP1, BIRC3/c-IAP2, CFLAR/c-FLIP, MCL1）。这种促凋亡与抗凋亡信号的并行激活，使衰老细胞处于一种“前凋亡”但免于死亡的“亚稳态”，这可能是其凋亡抵抗的原因，也构成了其可被senolytic药物靶向的脆弱性基础。

Characterization of the signaling pathways and molecules leading to the senescent phenotype of IFN-γ- and TNF-treated A204 cells

在蛋白质水平上，研究证实了关键信号通路的持续激活。STAT1在Tyr701位点的磷酸化及其总蛋白量从处理早期（6小时）就开始增加，并维持在高水平直至96小时。同样，NF-κB p65亚基（Ser536）和p38 MAPK（Thr180/Tyr182）也表现出持续磷酸化。重要的是，这种持续激活是IFN-γ和TNF协同作用所特有的，单独使用任一种细胞因子只能引起短暂激活。p21蛋白（而非p16^Ink4A）的快速积累表明A204细胞的TA-CIS是p21依赖性的。procaspase-3水平升高但未见其活化形式，以及c-IAP2的显著上调，从蛋白质层面验证了衰老细胞的抗凋亡特性。

Core signaling axes of the transcriptomic landscape in Tag-T_H1 cell-treated β-tumors

为了验证体外发现的普适性，研究人员分析了体内模型。对经过Tag-T_H1细胞或模拟处理的RIP-Tag2小鼠的β细胞肿瘤进行转录组分析发现，体内外模型具有高度一致性。Tag-T_H1治疗组肿瘤中p-HP1γ阳性信号增强，证实了衰老发生。基因表达分析鉴定出1052个下调基因和1680个上调基因。上调基因同样富集于免疫系统过程和相关通路。与体外结果一致，细胞周期基因被下调，而JAK/STAT和TNF/NF-κB信号通路被显著激活，包括上游受体、激酶、转录因子（如STATs, RELA/p65）以及下游效应分子（如趋化因子CCL2, CCL5, CXCL10）的表达变化。

讨论

本研究通过整合多组学数据和功能验证，清晰地定义了TA-CIS的核心特征：其依赖于IFN-γ/STAT1和TNF/NF-κB/p38信号轴的协同、持续激活。这种持续的信号驱动了细胞周期停滞、独特的衰老相关分泌表型（SASP）以及抗凋亡状态的建立。这种状态不同于经典不可逆的衰老，也可能不同于持久细胞（persister cells），它使肿瘤细胞处于一种增殖停滞但代谢活跃的“休眠”状态，为免疫系统清除或药物靶向创造了条件。该研究不仅深化了对肿瘤免疫监视中衰老诱导机制的理解，也为开发新的抗癌疗法——例如，先诱导肿瘤细胞衰老，再使用senolytic药物精准清除——提供了坚实的理论依据和潜在的分子靶点。