狗、數據與解碼衰老的動力

隨着老年科學領域越來越依賴能反映人類衰老複雜性的模型,研究人員將目光投向了我們最親近的非人類夥伴——不是爲了尋求慰藉,而是爲了弄清楚衰老機制。發表在《通訊生物學》(Communications Biology)上的一項新研究綜合了基因組學、蛋白質組學和代謝組學來構建狗的分層衰老圖譜,檢測不同年齡犬類的免疫細胞衰老情況以及一種新型幹細胞療法的效果[1]。

該論文將外周血單個核細胞的單細胞RNA測序與血清代謝組學和幹細胞建模相結合,追蹤四個品種共19只狗衰老的全身和細胞特徵。研究結果指出了九個保守的CD8 + T細胞衰老標記,並確定了兩種代謝物——震顫素A(Penitrem A)和UDP - N - 乙酰氨基葡萄糖(UDP - N - acetylglucosamine)——作爲個體和細胞層面衰老的可靠標記。這些發現並非僅僅是物種特異性的奇聞軼事;它們爲將狗作爲人類衰老的高度相關模型增添了動力,特別是在免疫系統衰退、代謝重新編程以及尋找具有臨牀意義的生物標記物方面。

長壽技術(Longevity.Technology):人類最好的朋友不僅與我們共享家園和生活習慣,還共享我們的衰老分子標誌,這一事實令人欣慰。這種對犬類衰老過程的多種組學深入研究不僅僅是轉化生物學的一次實踐;它及時提醒我們,伴侶犬壽命短且免疫代謝軌跡與人類重疊,它們不僅僅是人類健康壽命研究中討人喜歡的替代品——它們可能是我們最實用的模型之一。確定跨物種的CD8 + T細胞標記尤其令人滿意——不是因爲它出人意料,而是因爲它增加了該領域日益增長的共識的分量:免疫系統的衰退是生物衰老更可靠的標誌之一,也許,假以時日,也是更可應對的(衰老標誌)之一。

同樣引人注目的是代謝組圖譜繪製,它發現UDP - N - 乙酰氨基葡萄糖和震顫素A是衰老的雙層面“哨兵”——在全身和細胞層面均存在——就好像衰老在犯罪現場到處都留下了指紋,很是不小心。很難不欽佩這一發現的精妙之處。雖然狗在短期內不會在監管流程中取代老鼠,但它們的價值恰恰在於它們的複雜性——品種、活動、環境和飲食這些現實世界中的變量比在無病原體的動物飼養室中發現的任何東西都更接近我們人類自身的情況。這篇論文起到了一個受歡迎的推動作用,提醒我們可能需要重新思考我們的“黃金標準”模型;有時候,合適的研究夥伴是四條腿的,並且可能會教給我們一些新技巧。

免疫衰老與代謝漂移

研究人員在犬類血液中確定了九種隨年齡變化顯著的細胞類型,包括多種T細胞和髓系細胞羣。其中四種顯示出與人類數據一致的衰老模式,特別是CD8 + T細胞,它帶有九個保守的衰老標記——其中五個是線粒體基因,這表明能量代謝是(免疫細胞)衰退的共同驅動因素[1]。

血清代謝組學分析揭示了51種與年齡相關的代謝物,其中UDP - N - 乙酰氨基葡萄糖和青黴震顫素A在間充質幹細胞(MSCs)和血清樣本中均增加[1]。這些分子在體外誘導了細胞衰老的典型特徵——β - 半乳糖苷酶升高,線粒體膜電位可能降低,p16和p53表達增加。

爲提供一個實用框架,作者提出了一個多層衰老評估系統——整合血細胞計數、生物化學和代謝組學——作爲監測生物年齡和治療反應的工具。這是一個與當前人類長壽醫學中對可擴展的、現實世界診斷工具的需求相契合的模型。

接受審查的基因編輯幹細胞

研究中的12只狗接受了間充質幹細胞(其中一些經過修飾以過表達煙酰胺單核苷酸腺苷酰轉移酶1(NMNAT1,一種對NAD +生物合成至關重要的酶)作爲干預措施。據作者稱,這種治療改善了與肝腎功能相關的生化標誌物,恢復了免疫平衡,並且似乎減少了血液中與衰老相關的代謝特徵[1]。

一個基於代謝組學的評分系統似乎表明,未修飾的間充質幹細胞(MSCs)減緩了與衰老相關的變化,而NMNAT1增強的細胞實現了關鍵指標的部分逆轉,包括對青黴震顫素A和UDP - N - 乙酰氨基葡萄糖的抑制[1]。

然而,並非所有人都相信這些說法的可靠性。華盛頓大學病理學教授、犬類衰老項目聯合主任馬特·凱伯萊茵(Matt Kaeberlein)博士告訴我們,新發現的與年齡和/或健康相關的生物標誌物由於以下幾個原因而具有一定價值。

“首先,這些生物標誌物可以讓我們瞭解衰老過程背後的生物學機制。 其次,如果它們穩定且可重現,那麼就可以用來預測哪些干預措施可能對壽命和健康壽命有益,而且比其他方式更快,並且是在個體層面上。”

不過,他對這些研究結果的適用範圍表示擔憂。

“這項研究的結果被誇大了,”凱伯萊茵對《長壽科技》(Longevity.Technology)表示。“特別是摘要中的說法,‘研究表明間充質幹細胞,尤其是那些過表達煙酰胺單核苷酸腺苷酰轉移酶1(NMNAT1)的細胞,可以延緩或逆轉犬類的衰老’是錯誤的。僅僅因爲一小部分生物標誌物恢復到年輕動物體內的水平,並不能證明——甚至不能有力地支持——在沒有驗證組織、器官和整個動物的健康狀況得到改善的情況下,衰老已經被延緩或逆轉這一觀點。

“即便如此,要宣稱衰老已被逆轉,就需要證明衰老的大多數(最好是所有)表型都被逆轉了。坦率地說,在這個案例中同行評審環節存在失誤,就像最近在其他備受矚目的論文中經常出現的情況一樣,因爲這樣的宣稱對整個領域是有害的。”

作爲轉化替代物的狗

儘管有這些警告,卡伯萊因(Kaeberlein)仍然是衰老科學中伴侶動物研究的堅定倡導者。

“伴侶犬——以及其他伴侶動物——在老年科學中作爲轉化模型有着巨大的潛力,”他告訴我們。“它們能讓我們瞭解人類衰老的機制,以及可能影響人類健康壽命和長壽的干預措施、環境因素和基因變異。

“由於伴侶犬的衰老速度大約是人類的7 - 10倍,所以有可能在比人類所需時間短大約7 - 10倍的時間框架內確定哪些干預措施最有效地延長健康壽命和壽命。”

由於狗有着與人類相似的環境、自然發病情況以及基因多樣性,所以相較於傳統的實驗室動物,狗是一種更貼近現實(儘管更復雜)的人類衰老模型。將狗納入縱向試驗(例如狗衰老項目)已經開始讓我們深入瞭解環境暴露、基因變異和干預反應等方面的情況。

那麼,問題就不在於狗在衰老研究中是否有用,而在於如何以最佳方式解讀它們提供給我們的數據。轉化研究的雄心必須與嚴謹的分析相匹配。伴侶動物或許確實能幫助我們更清晰地探尋衰老的軌跡,但我們必須抵制將早期信號誤認爲是最終結果的誘惑。

[1] https://link.springer.com/article/10.1038/s42003-025-08333-z