《Stem Cell Research & Therapy》：Senotherapeutic potential against xeroderma pigmentosum
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背景：着色性干皮病（xeroderma pigmentosum，XP）是一种由核苷酸切除修复（nucleotide excision repair，NER）通路基因突变引起的遗传性光老化综合征。XP患者对紫外线（ultraviolet，UV）辐射高度敏感，导致
背景：着色性干皮病（xeroderma pigmentosum，XP）是一种由核苷酸切除修复（nucleotide excision repair，NER）通路基因突变引起的遗传性光老化综合征。XP患者对紫外线（ultraviolet，UV）辐射高度敏感，导致皮肤加速老化，需要终身避光。在本研究中，研究人员旨在探究XP黑色素细胞中UV诱导的细胞衰老，并探索潜在的衰老治疗策略。方法：分别使用来自一名XP-A患者和一名健康个体的iPSCs分化而来的黑色素细胞来诱导衰老。通过SA-β-gal和γH2AX染色评估衰老。药物筛选测试了12种衰老清除剂和15种衰老调节剂靶向衰老XP-iMCs的能力。通过细胞活力测定和SPiDER-βGal染色结合流式细胞术评估这些药物的效果。进行RNA测序以分析衰老调节剂处理诱导的转录变化。结果：研究人员证明，UV诱导的DNA损伤会触发细胞衰老，并在源自XP患者的黑色素细胞中上调衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）基因。药物筛选确定JAK抑制剂和姜黄素类化合物是有前景的衰老调节剂。此外，两类衰老清除剂——BCL-2样蛋白抑制剂和HSP90抑制剂——可有效消除衰老的黑色素细胞。进一步分析表明，衰老调节剂处理能有效对抗衰老并降低XP来源黑色素细胞中的SASP基因表达。此外，衰老相关通路中的基因，包括细胞因子-细胞因子受体相互作用、JAK/STAT和PI3K/AKT通路，这些通路在衰老细胞中被激活，而经衰老调节剂处理后则被下调。结论：本研究突显了一种针对XP的潜在衰老治疗策略，可能有助于缓解XP患者的光老化症状。
论文解读文章
研究背景与科学问题
着色性干皮病（xeroderma pigmentosum，XP）是一种由核苷酸切除修复（nucleotide excision repair，NER）通路基因突变导致的常染色体隐性遗传病。由于NER缺陷，XP患者无法有效修复紫外线（ultraviolet，UV）诱导的DNA光损伤，如环丁烷嘧啶二聚体和6-4光产物。这导致患者对阳光极度敏感，表现出加速的皮肤光老化，并在20岁前罹患皮肤癌的风险急剧增加（黑色素瘤风险增加约2000倍，非黑色素瘤皮肤癌风险增加约10000倍）。目前尚无根治XP的方法，临床干预仅限于防晒和早期切除皮肤癌病灶。鉴于DNA损伤可触发细胞进入一种稳定的细胞周期停滞状态——即细胞衰老，研究人员推测XP患者表现出的早衰症状，尤其是皮肤症状，可能与UV暴露诱导的加速衰老有关。因此，靶向细胞衰老成为一种有前景的治疗策略。然而，细胞衰老在XP发病机制中的确切作用，以及衰老治疗策略对XP的有效性尚不清楚。本研究旨在探究UV诱导的XP黑色素细胞衰老，并通过药物筛选寻找潜在的衰老治疗（senotherapy）候选药物。
研究方法概述
研究人员首先利用从一名XP-A患者和一名健康对照个体来源的诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）分化为黑色素细胞，分别命名为XP-iMCs和HC-iMCs。采用UV照射和顺铂（cisplatin）处理作为DNA损伤诱导剂来建立细胞衰老模型。通过SA-β-gal染色和γH2AX免疫荧光染色评估衰老和DNA损伤。随后，研究人员建立了基于顺铂的药物筛选系统，测试了12种已知的衰老清除剂（senolytic agents，选择性清除衰老细胞）和15种衰老调节剂（senomorphic agents，抑制衰老相关分泌表型因子产生）对衰老XP-iMCs的效果。通过细胞活力测定和SPiDER-βGal染色结合流式细胞术定量评估药物效应。最后，利用RNA测序（RNA sequencing）技术分析衰老调节剂处理前后XP-iMCs的转录组变化。
主要研究结果
1. UV和顺铂诱导XP来源黑色素细胞（XP-iMCs）发生衰老
研究发现，UV照射或顺铂处理后，XP-iMCs中γH2AX（DNA损伤标志物）染色显著增强，表明DNA损伤因NER缺陷而积累。同时，SA-β-gal阳性细胞比例显著升高，且多个衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）基因（如IL6、IL8等）mRNA水平上调。相比之下，正常对照HC-iMCs中这些变化不明显。这证实了DNA损伤可触发XP黑色素细胞的细胞衰老。
2. BCL-2样蛋白抑制剂和HSP90抑制剂是有效的衰老清除剂
在衰老清除剂筛选中，研究人员发现，经顺铂预处理的XP-iMCs对两类药物高度敏感：BCL-2样蛋白抑制剂（ABT-263、A-1331852、A-1155463、S63845）和HSP90抑制剂（17-DMAG、ganetespib）。这些药物能选择性地降低衰老XP-iMCs的细胞活力，而对非衰老细胞或正常HC-iMCs影响较小。但研究也观察到，黑色素细胞本身比角质形成细胞对衰老清除剂更敏感，这提示剂量优化或转向衰老调节剂可能是更安全的策略。
3. JAK抑制剂和姜黄素类化合物是有效的衰老调节剂
在衰老调节剂筛选中，通过SPiDER-βGal染色和流式细胞术定量分析，研究人员发现JAK抑制剂（baricitinib、upadacitinib）和姜黄素类化合物（curcumin、EF24）能显著减少顺铂诱导的衰老XP-iMCs的比例。RNA测序分析显示，顺铂处理激活了细胞因子-细胞因子受体相互作用、JAK/STAT和PI3K/AKT等衰老相关通路，而这些通路的激活在联合使用上述衰老调节剂后被显著抑制，同时多种SASP基因的表达也相应下调。
4. JAK抑制剂和姜黄素类化合物对UV照射的XP-iMCs同样有效
为了验证顺铂筛选系统的可靠性，研究人员将上述四种候选衰老调节剂应用于UV照射的XP-iMCs。结果显示，这些药物同样能显著降低UV诱导的SA-β-gal阳性细胞比例。转录组分析进一步证实，UV照射同样激活了细胞因子-细胞因子受体相互作用、JAK/STAT和PI3K/AKT通路，而衰老调节剂处理能有效逆转这些通路的激活并抑制SASP基因表达。
讨论与结论
讨论总结：本研究首次证明UV照射可直接诱导XP患者来源的黑色素细胞发生细胞衰老。基于此，研究人员建立了一个以顺铂模拟UV损伤的高通量药物筛选体系，成功鉴定出两类候选药物：衰老清除剂（BCL-2样蛋白抑制剂和HSP90抑制剂）和衰老调节剂（JAK抑制剂和姜黄素类化合物）。鉴于黑色素细胞对衰老清除剂的固有敏感性可能带来安全风险，研究优先推荐衰老调节剂作为更安全的治疗方向。机制上，研究揭示了JAK/STAT和PI3K/AKT通路在XP黑色素细胞衰老中的共激活作用，这与年龄相关疾病的共同特征相符。JAK抑制剂（如baricitinib）已获FDA批准用于类风湿关节炎和特应性皮炎等疾病，使其具备良好的药物重定位前景。研究的局限性在于仅使用了单一个体的iPSC衍生细胞，未来需要在更多患者和健康供体中进行验证；此外，当前的二维单层黑色素细胞培养模型无法充分评估对非黑色素瘤皮肤癌的影响，未来需借助包含黑色素细胞和角质形成细胞的三维皮肤模型进行研究。
研究结论：本研究中，研究人员采用顺铂作为衰老诱导剂来模拟UV照射。研究结果表明，顺铂处理和UV照射均能激活相似的衰老相关通路，包括细胞因子-细胞因子受体相互作用、JAK/STAT和PI3K/AKT通路，同时上调多个共同的SASP基因。此外，通过基于顺铂的药物筛选所鉴定的药物能显著抑制UV照射黑色素细胞的衰老。这些结果表明，顺铂处理方法至少在一定程度上成功地重现了UV照射在本筛选系统中的效果。因此，这种基于顺铂的方法有望用于大规模药物筛选，以发现针对XP的潜在衰老治疗药物。最后，有必要使用来自其他供体和不同XP亚型的细胞对这些发现进行进一步验证。
