帕金森病与衰老机制研究新突破：PD-AGE联盟推动体外模型标准化与技术创新

本刊推荐：为解决帕金森病（PD）与衰老机制研究缺乏标准化模型的问题，PD-AGE国际联盟系统评估了iPSC衍生模型、直接重编程等技术路线，推荐使用SLO化学鸡尾酒诱导衰老方案，并建立了衰老、炎症、组学和线粒体功能检测的标准化操作程序（SOP）。该研究为揭示年龄相关PD病理机制提供了可重复的研究框架，对推动神经退行性疾病研究具有重要意义。

　　

随着全球人口老龄化加剧，帕金森病已成为增长最快的神经退行性疾病。流行病学数据显示，60岁以上人群患病率达1%，80岁以上人群高达5%，表明衰老是帕金森病最主要的风险因素。尽管帕金森病以运动症状（静止性震颤、姿势不稳、肌强直和运动迟缓）为主要特征，但其非运动症状（REM睡眠障碍、认知功能障碍、抑郁和焦虑）同样严重影响患者生活质量。病理上，帕金森病以黑质致密部多巴胺能神经元退化和α-突触核蛋白（αSyn）聚集形成的路易体为特征。然而，衰老过程中同样会出现多巴胺能神经元的渐进性丢失，这使得区分衰老相关变化与疾病特异性改变成为研究难点。

帕金森病与衰老共享多种分子机制，包括自噬失调、基因组不稳定性、端粒缩短、蛋白质稳态失衡、细胞衰老、表观遗传调控、炎症反应和线粒体功能障碍等。其中，线粒体功能障碍、蛋白质稳态失衡、炎症和细胞衰老显示出最高的机制重叠度。线粒体复合物I活性降低、体细胞线粒体DNA（mtDNA）缺失和点突变积累、活性氧（ROS）产生增加等现象，在帕金森病患者和衰老个体中均有发现。这种机制上的高度重叠使得研究人员迫切需要建立能够同时模拟衰老和疾病过程的实验模型。

为了解决这一挑战，PD-AGE国际研究联盟开展了系统研究，旨在标准化帕金森病与衰老研究的体外模型和技术方法。研究人员通过专家共识研讨会、问卷调查和文献综述，评估了多种细胞重编程技术的优缺点，最终推荐使用人诱导多能干细胞（iPSC）衍生模型结合化学诱导衰老方法（如SLO鸡尾酒方案）作为核心研究系统。同时，联盟还强调了直接重编程和半直接重编程技术在保留供体特异性衰老表型方面的价值。

研究团队开发了标准化操作程序（SOP）用于评估关键细胞过程，包括衰老标志物检测（SA-β-Gal、γH2AX、SASP因子）、炎症反应分析（IL-6、IL-8、IL-1β）、组学分析（DNA甲基化时钟、转录组学）和线粒体功能评估（mtDNA损伤检测、线粒体形态分析、线粒体呼吸测量）。这些SOP可通过zenodo平台（https://doi.org/10.5281/zenodo.15056603）公开获取，为研究社区提供标准化技术框架。

关键技术方法包括：1）使用iPSC分化为多巴胺能神经元（表达BIII-tubulin和TH标志物）；2）化学诱导衰老（SLO鸡尾酒包含SBI-0206965、Lopinavir和O-151，分别靶向自噬、核纤层蛋白A生物合成和DNA糖基化酶/碱基切除修复）；3）直接重编程技术将成纤维细胞转化为神经元；4）患者来源的周围血单核细胞（PBMCs）和成纤维细胞培养；5）多能干细胞基因编辑创建等基因对照系。

细胞模型选择与标准化

研究团队系统比较了三种主要重编程路线：iPSC分化、直接重编程和半直接重编程。iPSC技术通过“山中因子”将体细胞重编程为多能状态，再分化为神经元，优势在于可大规模扩增、支持基因编辑和复杂共培养系统，但重编程过程会消除供体的衰老表观遗传特征。直接重编程使用神经转录因子（如Neurogenin 2）将成纤维细胞直接转化为神经元，能保留供体年龄相关的表观遗传和转录组特征，但面临神经元产量低和批次异质性挑战。半直接重编程先产生诱导神经祖细胞（iNPCs），再分化为终末细胞，平衡了保留衰老特征和扩大产量的需求。

衰老诱导策略评估

对于iPSC衍生模型，研究评估了多种衰老诱导方法：长期培养复制压力、γ射线照射、早老素（progerin）表达、SATB1基因失活、RNA年龄（RNage）评分系统和CRISPR全基因组筛选。推荐使用小分子靶向衰老相关通路，特别是SLO鸡尾酒方案，该组合通过同时靶向自噬、核纤层蛋白功能和DNA修复，在iPSC衍生皮质神经元和小胶质细胞中成功诱导了衰老表型。

关键检测参数

senescence（细胞衰老）检测推荐SA-β-Gal（荧光探针法）、γH2AX（免疫细胞化学）和SASP（ELISA法）组合，同时建议检测p16、p21、HMGB1丢失和Lamin B1减少等辅助指标。 inflammaging（炎症衰老）重点分析IL-6、IL-8和IL-1β等细胞因子，建议通过基因表达和多因子阵列建立细胞类型特异性谱。 omics（组学）分析推荐DNA甲基化时钟（特别是Universal ageing clock）和快速发展的转录组、蛋白质组和代谢组时钟技术。 mitochondrial dysfunction（线粒体功能障碍）优先检测mtDNA损伤、线粒体形态和呼吸功能变化，但需注意区分帕金森病特异性和衰老相关性改变。

模型应用与验证

研究证实直接重编程的诱导神经元（iNs）保留供体年龄相关的氧化磷酸化（OXPHOS）缺陷、自噬损伤、DNA损伤和成熟TAU亚型表达。半直接重编程的iNPCs分化的诱导多巴胺能神经元（iDAs）成功模拟了帕金森病相关的代谢和线粒体功能障碍。这些模型为在衰老背景下研究疾病机制提供了强大工具，但需要进一步标准化以提高可重复性。

研究结论与意义

PD-AGE联盟的工作确立了iPSC衍生模型结合化学诱导衰老为研究帕金森病与衰老相互作用的首选系统，同时认可直接/半直接重编程在保留供体衰老特征方面的独特价值。通过建立标准化检测方法和实验流程，该研究解决了该领域缺乏可重复研究框架的关键问题。推荐的SOP和实验指南将有助于减少研究间变异，提高结果可比性，加速对帕金森病年龄相关机制的理解。

该研究的突出意义在于：1）提供了系统化的模型选择指南；2）建立了关键衰老参数的标准化检测流程；3）创建了开放共享的技术资源平台；4）促进了国际合作和方法学统一。这些成果不仅适用于帕金森病研究，也为其他年龄相关神经退行性疾病研究提供了可借鉴的框架。

未来研究需要进一步区分年龄特异性效应与疾病特异性效应，特别是线粒体特征的变化；需要改进疾病进展模型以更好地模拟渐进性病理过程；需要开发多细胞模型、时序分析技术和风险因素整合方案。国际合作和技术统一将继续推动该领域的标准化进程，最终为理解帕金森病与衰老的复杂相互作用提供更深入的见解。