肿瘤衰老：来自小鼠和人类的证据

衰老是一种肿瘤抑制机制

消融肿瘤抑制因子触发的肿瘤小鼠模型已获得衰老的肿瘤抑制作用证据铂族前列腺内⁶或致癌Nras公司造血系统中的表达⁵在这两种情况下，致癌起始事件都导致衰老癌前病变的发展，但几乎没有凋亡的证据。有趣的是，当致癌事件与衰老反应介质（如肿瘤抑制因子p53）的同时缺失相结合时，就会发生全面恶性肿瘤和衰老标记物的丢失⁶或组蛋白3中赖氨酸9的组蛋白甲基转移酶，称为SUV39H1⁵这种组蛋白甲基转移酶参与异染色质的形成，并可能与衰老相关异染色素灶（或SAHFs，[SEE GLOSSARY]）的形成有关，SAHFs是被认为对衰老表型很重要的沉默染色质域³⁰。衰老和肿瘤抑制之间的联系随后在其他小鼠癌症模型中得到支持，如BRAF^V600E型-诱发性肺肿瘤¹⁴，巴西^V600E型-诱发性黑色素瘤³¹和HRAS^G12伏-诱发性乳腺肿瘤¹⁶在这些情况下Cdkn2a公司（编码INK4A和ARF）或Trp53基因（编码p53），消除衰老并允许进展到恶性阶段，为INK4A、ARF和p53诱导衰老与肿瘤抑制之间的因果关系提供了一个令人信服的案例^14,16,31.

然而，并不是所有的衰老前癌阶段都严格依赖于INK4A、ARF或p53。在这方面，即使在缺乏p53的情况下，β-catenin表达的小鼠中的衰老前淋巴细胞胸腺细胞也显示出稳定的衰老反应，尽管这种肿瘤抑制因子的缺失允许进展为淋巴瘤²⁵同样，缺少INK4A有利于BRAF^V600E型-诱发黑色素瘤，但仍产生可检测到衰老的痣¹⁵这与人类的数据一致，表明并非所有衰老痣的细胞都对INK4A呈阳性，也与荷兰遗传性黑色素瘤家族的个体在两个拷贝中都携带灭活突变的事实一致CDKN2A型部位仍发展为痣⁹。最后，删除沃尔在小鼠肾脏中，随着p27的增加而导致衰老，但INK4A、ARF或p53没有增加，这表明其他细胞周期调节器也可以通过异常致癌激活来实现衰老²⁴类似地，转基因AKT1驱动的PIN损伤也显示与衰老相关的p27表达增加²²此外，当这些转基因与Cdkn1b型（编码p27的基因），衰老消失，小鼠发生侵袭性前列腺癌²²总之，这些观察结果指出了衰老的冗余机制，其相关性取决于组织类型和驱动致癌基因。

癌基因活性水平决定衰老的结果

目前已明确，致癌Ras诱导衰老在体外只有当癌基因过度表达时才会发生，但当癌基因以正常水平表达时则不会发生^13,32事实上，致癌KRAS的正常表达水平在很大程度上无关紧要，其典型下游效应物Erk和Akt几乎没有激活迹象，对增殖的影响也不大^13,32在生物体水平和表达致癌性的小鼠中也是如此喀斯特其内源性启动子基本正常，并呈现正常的组织结构（除了在长时间潜伏期后最终发展为少数肺部肿瘤）^13,32细胞和组织中致癌KRAS的很少或最小表型可能反映了负反馈回路的运作，该回路抵消了致癌Ras对其下游效应器的影响。根据这一观点，只有当负反馈回路被取消或当癌基因上调到正常表达水平以上时，致癌Ras产生的信号才会致癌。为了支持这一点，当HRAS^G12伏在小鼠模型上仔细滴定表达¹⁶，HRAS中度过度表达^G12伏产生不导致肿瘤的局灶性增生，而高过表达导致具有衰老标记物的低度恶性肿瘤。有趣的是，具有高水平癌基因表达的肿瘤只有在因缺乏INK4A、ARF或p53而消除衰老时才会发展为完全癌¹⁶.

使用其他鼠标模型进行了概念上类似的观察。尤其是癌基因的表达赫拉（Hras）^G12伏先天性水痘症候群（Costello syndrome）是一种由先天性水疱病的种系突变引起的人类发育障碍人力资源管理系统^17,33先天性水痘综合征增加了乳头状瘤、横纹肌肉瘤和膀胱癌的发病率³⁴有趣的是，有种系的小鼠赫拉（Hras）^G12伏易发生皮肤乳头状瘤和血管肉瘤，这些都与癌基因的DNA扩增和衰老有关¹⁷此外，表达致癌的斑马鱼模型赫拉（hra）^{G12伏 35}还概述了人类先天性水痘症候群的表型和对肿瘤发展的高度敏感性，有趣的是，在心脏和大脑中可以检测到衰老细胞³⁵.

总的来说，正常或低水平的致癌表达无关紧要，或导致不会导致肿瘤的增生；然而，高水平的致癌信号对于产生癌前肿瘤和参与衰老是必要的。肿瘤发生过程中的信号放大事件可能包括基因拷贝数增加、癌基因启动子转录活性增加或癌基因信号负调控因子丢失。

最后，应该警告的是，上述观点来源于对Ras癌基因的研究，可能并不适用于所有癌基因和细胞类型。例如，BRAF的生理水平^V600E型似乎足以引发衰老在体外生长的黑素细胞⁹.

肿瘤抑制恢复后衰老

最近的两份报告探讨了利用小鼠模型恢复p53抑癌功能的抗肿瘤功效，在小鼠模型中，p53可以被关闭然后再次打开。使用不同的遗传方法来消融和恢复p53功能，评估自发和辐射诱导的肿瘤发展。大多数在缺乏p53的情况下发生的肉瘤、淋巴瘤和肝癌在p53恢复后消退^39,40有趣的是，虽然大量细胞凋亡导致淋巴瘤退化，但肉瘤和肝癌退化与强大的衰老反应相关。肿瘤因衰老而退化，伴随着肿瘤浸润中性粒细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞的出现⁴⁰这表明，与非基因肿瘤细胞相比，衰老肿瘤细胞可被免疫细胞有效清除。这些研究的另一个有趣之处是，p53的人工表达只会触发肿瘤细胞的衰老或凋亡，但在正常组织中无关紧要³⁹这种区别的原因是肿瘤细胞的异常环境构成性地产生p53激活信号；而在非肿瘤组织中，p53的表达并不伴随其激活。总之，这些实验数据支持了这样一种观点，即开发旨在恢复肿瘤中p53功能的药物可能通过衰老甚至促进肿瘤细胞清除来限制肿瘤生长，同时保留正常组织。这种p53恢复药物已经被开发出来（综述于⁴¹)它们的一些初步特征支持了对肿瘤细胞的衰老诱导作用^42,43.

癌基因失活引起的衰老

修复丢失或失去活性的肿瘤抑制因子并不是诱导衰老的唯一可能的治疗干预。旨在确定维持恶性表型的致癌信号的必要性的研究也显示了细胞衰老在控制肿瘤生长方面的潜力。的鼠标模型Myc公司在诱导性组织特异性启动子下的转基因表达表明，MYC引发的肝细胞癌、淋巴瘤或骨肉瘤的维持依赖于癌基因的持续表达⁴⁴有趣的是，关闭Myc公司转基因在这些肿瘤中的表达导致快速退化并伴有细胞衰老⁴⁴更重要的是，关键衰老介质（如INK4A、RB或p53）的失活可消除衰老和肿瘤退化⁴⁴因此，即使在恶性肿瘤全面发展的情况下，靶向关键癌基因也可以重新激活衰老并诱导肿瘤退化。

当靶向癌基因不是致瘤事件时，癌基因失活也可能导致细胞衰老。这是KRAS的情况^G12D系列-引发肺癌，通过一种称为Ommyc的人工二聚化伙伴使Myc、NMYC和LMYC这三个Myc同系物失活，导致肿瘤退化与凋亡和衰老相关⁴⁵有趣的是，在1个月内灭活Myc仅对正常组织产生轻微的不良影响，在Omomyc表达中断后完全逆转⁴⁵这些结果是显著的，因为它们表明，衰老甚至可以通过靶向除实际起始癌基因以外的分子参与既定肿瘤，导致肿瘤退化，同时保留正常细胞。基于此，有理由预计，针对支持肿瘤生长所需分子的治疗干预也会导致细胞衰老诱导。

衰老诱导化疗

当前的抗肿瘤策略旨在杀死癌细胞，尽管它们通常受到癌细胞中存在的促生存改变的限制。通过从不同角度攻击肿瘤细胞，衰老诱导药物可能证明单独或与经典治疗方法相结合有效，并可能提供减少化疗毒性的机会。化疗小鼠模型表明，MYC引发的淋巴瘤通过诱导INK4A和p53介导的肿瘤细胞衰老而对环磷酰胺产生反应，这与化疗后更好的预后相关⁴⁶.

在人类癌细胞生长的情况下在体外经典的化疗通常在中等剂量下诱导衰老，在较高剂量下诱导细胞凋亡⁴⁷化疗诱导的人类癌症退化并不总是由凋亡反应来解释（参见示例⁴⁸)可以想象，衰老可能在化疗中发挥重要作用，正如在小鼠癌症模型中所显示的那样。在这方面，两份分析新辅助化疗后肺癌和乳腺癌患者活检中衰老标记物的报告观察到化疗诱导的衰老及其与治疗成功的关系^49,50最近，前列腺癌活检分析表明，化疗患者的既往治疗会导致衰老标志物⁵¹.