基质细胞衰老增强克隆性造血中的造血细胞适应性

《Nature Cell Biology》：Stromal cell senescence augments haematopoietic cell fitness in clonal haematopoiesis

　　

微环境重塑影响肿瘤生长和转移，但重塑是否促进癌前克隆适应性仍未知。在此，研究人员利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析DNMT3A突变克隆性造血（CH）小鼠模型的骨髓微环境，识别出处于细胞衰老分子状态的间充质基质细胞（MSCs）。在由多种常见体细胞突变驱动的人类CH中也观察到骨髓MSC衰老升高。MSC衰老由突变造血细胞以非接触依赖性方式通过产生可溶性因子包括肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素6（IL-6）诱导。这些细胞因子激活Stat3驱动通路，该通路对MSC衰老诱导是必要且充分的。遗传或药理学清除衰老的非造血细胞可减少CH负荷并延缓向髓系肿瘤的进展。研究人员的研究结果表明，微环境重塑改变了癌前克隆适应性，并确定破坏癌前细胞与其微环境之间的串扰是一种癌症预防策略。

克隆性造血（CH）是一种与衰老相关的非恶性克隆状态，约20%的老年人携带适应性体细胞突变，其中以DNMT3A突变最为常见。尽管CH可提供免疫益处，但部分克隆会进展为血癌，其机制尚不明确。骨髓微环境在白血病中发生深刻重塑，但该重塑是否在CH早期阶段就已出现并促进癌前克隆的选择性优势，是一个关键未解问题。为了探究这一机制，研究人员利用Dnmt3a突变小鼠模型和人类CHIP样本，开展了一系列体内外研究。该研究发表在《Nature Cell Biology》。

研究人员采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析Dnmt3a突变CH小鼠的骨髓微环境，发现间充质基质细胞（MSCs）呈现细胞衰老的分子特征。通过多参数衰老检测框架（包括SA-β-gal、BCL-xL/BCL-2共阳性、p16报告基因等）在体内验证了MSC衰老，并证明该现象由突变造血细胞分泌的TNF-α和IL-6通过Stat3-ROS信号通路选择性诱导。利用遗传（p16-3MR）和药理学（ABT-263、达沙替尼+槲皮素）三种正交策略清除衰老的非造血细胞，均能减少Dnmt3a突变造血细胞的负担，并延缓向髓系肿瘤的进展。研究结论表明，微环境重塑通过诱导MSC衰老增强了突变造血细胞的克隆适应性，靶向衰老细胞-造血细胞串扰是一种潜在的癌症预防策略。

**关键技术方法**（不超过250字）：研究主要采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析小鼠（n=4生物学重复）和人类CHIP（克隆性造血不确定潜能）样本（n=7非携带者，n=6携带者，来自多伦多和慕尼黑接受髋关节置换术的个体）的骨髓细胞。利用多参数框架（SA-β-gal、BCL-xL/BCL-2共阳性、p16报告基因）鉴定细胞衰老。通过共培养、条件培养基和转孔实验证明可溶性因子作用。采用Luminex多重ELISA筛选分泌因子。通过p16-3MR转基因小鼠（GCV清除）、ABT-263和达沙替尼+槲皮素（D+Q）三种方法清除衰老细胞。使用Dnmt3a/Npm1双突变小鼠模型评估白血病进展。

**研究结果**：

**Dnmt3a突变造血诱导MSC分子衰老**：通过scRNA-seq分析，研究人员发现Dnmt3a突变小鼠MSCs中衰老相关基因表达显著上调，包括p53靶点、衰老、活性氧和衰老相关分泌表型（SASP）基因集富集。在人类CHIP携带者MSCs中也观察到类似的衰老评分升高，且SASP信号富集而炎症信号未显著上调，支持旁分泌衰老模型。

**Dnmt3a突变造血诱导MSC细胞衰老**：利用多参数框架（SA-β-gal、BCL-xL/BCL-2、p16）在稳态、移植后和非清髓移植模型中均证实MSCs中衰老标志物增加（约1.2-3倍），而内皮细胞（ECs）无变化。Tet2突变小鼠模型也观察到MSC衰老，表明该现象普遍存在于多种CH驱动突变中。

**MSC衰老由Dnmt3a突变造血细胞分泌的可溶性因子诱导**：体内外共培养实验表明，Dnmt3a突变造血细胞通过非接触方式诱导MSC衰老。条件培养基实验证实可溶性因子足够。Luminex分析发现突变造血细胞分泌TNF-α和IL-6升高，重组TNF-α和IL-6可诱导小鼠MSC衰老，重组TNF-α可诱导人MSC衰老。衰老MSC释放的SASP因子（MMP3、S100a9）不同于诱导因子。

**STAT3信号选择性诱导MSC衰老**：MSCs在CH背景下高表达TNF-α受体2（TNFR2）和IL-6受体（IL6R），并出现Stat3磷酸化和活性氧（ROS）积累，而ECs无此变化。TNF-α和IL-6可诱导MSC中pStat3和ROS。抑制TNF-α（依那西普）、IL-6（艾西利莫单抗）或Stat3（Stattic）均可阻断Dnmt3a突变条件培养基诱导的MSC衰老。

**清除非造血衰老细胞减少Dnmt3a突变造血**：在p16-3MR小鼠中，GCV清除p16^hi细胞后，Dnmt3a突变造血细胞在骨髓和造血干细胞（HSC）中的比例显著下降（约1.3倍）。药理学清除（ABT-263）同样减少突变造血细胞，且MSC衰老水平与突变造血细胞比例呈正相关。达沙替尼+槲皮素（D+Q）也获得类似结果，三种独立策略提供因果证据。

**清除衰老细胞延缓向恶性进展**：在Dnmt3a/Npm1双突变AML模型中，CH阶段应用ABT-263清除衰老MSC，可降低外周血中恶性髓系细胞频率、白细胞计数，减少骨髓和HSC中的突变细胞，并延长二次移植小鼠的生存期。

**总结讨论**：研究人员发现，Dnmt3a突变造血细胞通过TNF-α和IL-6诱导MSC衰老，衰老MSC进而为突变克隆提供适应性优势，促进恶性进展。清除衰老细胞可逆转这一过程。该研究揭示了微环境重塑在癌前克隆选择中的关键作用，并为干预CH、降低血癌风险提供了转化策略。研究结论翻译如下：总之，这些发现建立了一个基础机制，即CH激活MSC中的衰老程序，并展示了衰老基质细胞如何促进克隆适应性。这项工作为未来机制研究提供了平台，并强调了拦截CH、降低血癌和其他CH相关疾病风险的潜在转化机会。