靶向清除衰老细胞：BCLXL-PROTAC治疗慢性阻塞性肺疾病的新策略？

《Aging Cell》：Clearance of Senescent Cells by BCLXL-PROTAC: A Novel Approach to Treat COPD?

随着人口老龄化加剧，衰老细胞在慢性阻塞性肺疾病（COPD）等年龄相关疾病中的作用日益凸显。本研究聚焦于利用一种新型蛋白水解靶向嵌合体（BCLXL-PROTAC）选择性清除COPD患者来源的衰老气道细胞。结果表明，该药物可高效降解BCLXL蛋白，诱导衰老细胞凋亡，降低p21CIP1、p16INK4a等衰老标志物，并促进健康细胞增殖。这为开发更安全的抗衰老疗法提供了有潜力的新思路。

　　

论文解读

想象一下，身体里的“僵尸细胞”——它们不再分裂，但也不肯死去，反而释放出炎症因子，扰乱周围组织的安宁。这些就是衰老细胞。随着全球人口步入老龄化，像慢性阻塞性肺疾病（COPD）这样与衰老紧密相关的疾病，正成为日益严峻的公共卫生挑战。在COPD患者的肺部，衰老细胞异常增多，它们正是导致持续性炎症和组织损伤的“元凶”之一。近年来，选择性清除衰老细胞的“Senolytic”疗法成为抗衰老研究的热点。然而，已有的候选药物，如靶向BCL-2抗凋亡蛋白家族的Navitoclax，存在诱发血小板减少等严重副作用的风险。那么，能否找到一种既能精准清除衰老细胞，又能避免伤害正常细胞的新武器呢？发表在《Aging Cell》上的这项研究，为我们带来了一种有前景的新策略：一种名为BCL_XL-PROTAC的新型靶向蛋白降解剂。

为了探究BCL_XL-PROTAC清除衰老细胞的潜力，研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：

1. 1.
   细胞模型构建：研究使用了来自COPD患者和非COPD对照者的原代小气道上皮细胞（SAEC）和小气道成纤维细胞（SAF）作为主要研究对象。此外，还通过长期培养诱导了非COPD SAEC的复制性衰老状态，用以模拟衰老细胞群体。
2. 2.
   蛋白质降解与功能检测：利用AlphaLISA技术定量检测BCL_XL和BCL₂的降解效率。通过蛋白质印迹法（Western Blot）分析BCL_XL、BCL₂及衰老标志物p21^CIP1、p16^INK4a的蛋白表达水平。
3. 3.
   细胞表型分析：采用流式细胞术和荧光显微镜检测caspase 3/7的活性以评估细胞凋亡；通过SA-β-半乳糖苷酶染色鉴定衰老细胞；使用ELISA法检测衰老相关分泌表型（SASP）因子（如PAI-1、MMP-9）的分泌水平。
4. 4.
   细胞增殖评估：利用流式细胞术检测增殖标志物Ki-67的表达，并采用实时细胞分析（xCELLigence）技术连续监测细胞生长阻抗，以评估细胞增殖能力。
5. 5.
   离体组织验证模型：制备了来自COPD患者的离体精确切割肺切片（PCLS），该模型能保留肺组织的复杂结构和细胞异质性。通过免疫组织化学染色定量分析肺切片中小气道上皮p21^CIP1的表达变化，在更接近生理的组织环境中验证药物的效果。

研究结果

2.1 BCL_XL-PROTAC在人小气道上皮细胞中诱导BCL_XL蛋白的有效蛋白酶体降解

研究人员首先在健康SAEC中验证了BCL_XL-PROTAC的作用机制。结果显示，该药物能高效、选择性地降解BCL_XL蛋白（DC₅₀为0.17 nM），而对BCL₂的降解作用很弱。当使用蛋白酶体抑制剂MG132或竞争性结合剂干扰E3连接酶CRBN时，BCL_XL的降解被阻断，证实其降解依赖于泛素-蛋白酶体系统。

2.2 BCL_XL-PROTAC在COPD SAEC中诱导凋亡并抑制衰老标志物表达

在COPD患者的SAEC中，BCL_XL-PROTAC处理72小时后，能显著降低BCL_XL（而非BCL₂）的蛋白水平，并下调p21^CIP1、p16^INK4a的表达以及SASP因子PAI-1的分泌。SA-β-半乳糖苷酶阳性细胞比例也显著下降。更重要的是，药物处理48小时后，caspase 3/7活性显著升高，表明成功诱导了衰老细胞凋亡。

2.3 BCL_XL-PROTAC诱导复制性衰老的非COPD SAEC凋亡并抑制其衰老标志物表达

为了证明药物对衰老细胞的特异性，研究团队使用了复制性衰老的非COPD SAEC。BCL_XL-PROTAC同样能降解BCL_XL，降低p21^CIP1、p16^INK4a、PAI-1和SA-β-半乳糖苷酶活性，并激活caspase 3/7。相反，在健康的非衰老SAEC中，尽管BCL_XL也被降解，但并未引起衰老标志物变化或caspase激活，证明了其对衰老细胞的选择性杀伤作用。

2.4 BCL_XL-PROTAC通过诱导COPD小气道成纤维细胞凋亡来抑制其衰老标志物表达

研究进一步在COPD SAF中验证了药物的效果。BCL_XL-PROTAC处理能降低BCL_XL和p16^INK4a的表达，减少SASP因子MMP-9的分泌和SA-β-半乳糖苷酶阳性细胞比例，并激活caspase 3/7。这表明BCL_XL-PROTAC的Senolytic活性在不同类型的衰老肺细胞（上皮细胞和成纤维细胞）中均有效。

2.5 BCL_XL-PROTAC清除衰老细胞诱导了COPD SAEC和SAF的细胞增殖

Senolytic疗法的最终目的之一是清除衰老细胞，为健康细胞增殖腾出空间。研究发现，经BCL_XL-PROTAC处理的COPD SAEC和SAF中，增殖标志物Ki-67阳性细胞比例显著增加。实时细胞分析也显示，药物处理后的细胞生长速度加快。这提示清除衰老细胞可能促进了残留健康细胞的增殖，有利于组织修复。

2.6 在精确切割肺切片上验证BCL_XL-PROTAC的效果

为了在更复杂的组织环境中验证结果，研究人员使用了COPD患者的PCLS。免疫组化分析显示，经BCL_XL-PROTAC处理后，肺切片小气道上皮区域p21^CIP1阳性面积比例和染色平均强度均显著下降。这有力证实了该药物在保留组织结构的离体模型中，仍能有效靶向并减少气道部位的衰老细胞。

研究结论与讨论

本研究的核心结论是：BCL_XL-PROTAC是一种强效且选择性的Senolytic药物。它通过靶向CRBN E3连接酶，特异性地降解衰老细胞中高表达的BCL_XL抗凋亡蛋白，从而激活caspase 3/7依赖的凋亡通路，清除COPD患者来源的衰老小气道上皮细胞和成纤维细胞。这一过程伴随着p21^CIP1、p16^INK4a等衰老标志物的减少，以及SASP因子分泌的下降。尤为重要的是，这种清除作用具有选择性，对非衰老的健康细胞没有明显影响。清除衰老细胞后，存活的细胞表现出更强的增殖能力，提示该疗法可能促进肺组织再生。

本研究的重要意义在于：

1. 1.
   提供新的治疗策略：首次将BCL_XL-PROTAC技术应用于COPD等年龄相关疾病的研究，证明了其在清除肺组织衰老细胞方面的有效性和选择性，为开发新一代Senolytic疗法开辟了新路径。
2. 2.
   潜在的安全性优势：与已进入临床试验的Navitoclax等BH3模拟物相比，PROTAC技术通过招募低血小板表达的CRBN E3连接酶来降解靶蛋白，旨在降低全身药物暴露，有望避免严重的血小板减少症副作用，提高治疗安全性。
3. 3.
   从机制到组织的多层次验证：研究不仅在于细胞模型上验证了药效，还利用能更好模拟体内复杂微环境的PCLS模型进行了验证，增强了研究结果的可靠性和临床转化潜力。
4. 4.
   揭示促再生潜力：研究不仅关注“清除”，还发现清除衰老细胞后能促进剩余细胞的增殖，这为Senolytic疗法可能带来的“组织 rejuvenation （ rejuvenation ）”效果提供了初步证据。

当然，研究也存在一些局限，例如使用的是单层细胞培养而非更仿生的气-液界面培养体系；未评估药物对其他BCL-2家族成员（如MCL-1）的影响，这可能部分解释为何不能清除所有衰老细胞；也未在动物模型中验证其对肺纤维化或肺气肿的改善作用。未来的研究需要进一步探索BCL_XL-PROTAC在更多衰老相关疾病模型中的作用，评估其长期安全性，并研究其对肺干细胞等再生潜能细胞的影响，以全面评估其治疗COPD乃至其他年龄相关疾病的广阔前景。