中美权威发现:细胞衰老释放毒气的关键开关KDM4


最近一项由中美科研团队共同完成的最新成果引起了广泛关注。该研究发表于2025年的国际权威期刊《Aging Cell》,由中国科学院上海营养与健康研究所、复旦大学附属中山医院、上海交通大学医学院、西湖大学、英国帝国理工学院、美国巴克衰老研究所、劳伦斯伯克利国家实验室以及Cedars-Sinai医学中心等多家顶尖机构联合完成。


什么是SASP,它为何如此危险?

细胞衰老最初被认为是一种自我保护机制,通过停止无限分裂来避免癌变。然而,这些“退休”细胞并非安静无害,它们会不断分泌炎症因子、趋化因子和蛋白酶,这种现象被称为SASP。

在组织修复和免疫监视中,SASP有时是有益的;但在肿瘤环境和老龄组织中,它却成为推动炎症、癌症耐药和慢性疾病的重要推手。

换句话说,SASP是衰老细胞的“双刃剑”,而控制它,可能是未来抗衰老和抗癌的突破口。



KDM4:衰老细胞里的“染色质改造师”

表观遗传学告诉我们,基因的开关不仅取决于DNA本身,还依赖于染色质结构。而组蛋白修饰,尤其是甲基化,是控制染色质开放与沉默的关键标记。

KDM4(又称JMJD2)是一类组蛋白去甲基化酶,主要作用于H3K9和H3K36两个关键位点。当细胞进入衰老状态时,KDM4A/B的表达显著升高,而这些位置的甲基化水平下降,导致染色质异常开放。这种“过度开放”的染色质,使得炎症基因表达被无限放大,从而推动SASP的全面爆发。



临床证据:KDM4与癌症预后

研究团队在前列腺癌患者的肿瘤样本中发现,化疗后肿瘤间质细胞中的KDM4A/B水平显著上升,而相应的H3K9/H3K36三甲基化水平则下降。
更重要的是,KDM4的高表达与患者较差的无病生存率显著相关。这说明在临床真实环境中,KDM4的活跃不仅仅是实验室里的现象,而是直接影响了治疗效果和疾病进程。



实验发现:KDM4决定SASP,而非衰老本身

一个令人意外的发现是,虽然KDM4强烈影响SASP,但它并不影响细胞是否进入衰老状态。换句话说,哪怕阻断KDM4,细胞仍然会停止分裂并表现出衰老特征,但SASP却明显被削弱。

这意味着我们可以通过抑制KDM4,选择性地“关掉”衰老细胞的有害分泌,而不干扰衰老作为一种保护机制的基本功能。



药物干预:KDM4抑制剂的潜力

研究团队使用了一种KDM4的选择性抑制剂ML324。结果显示,它能够显著降低SASP因子如IL-6、CXCL8等的表达,但并不影响细胞衰老本身。
更令人振奋的是,当肿瘤细胞与这些“安静化”的衰老间质细胞共培养时,肿瘤的增殖、迁移和耐药性都大幅下降。这为抗癌治疗提供了新的策略:不仅要杀死癌细胞,还要“驯服”衰老细胞。



染色质重塑:SASP背后的表观遗传逻辑

通过ATAC-seq和ChIP-seq分析,研究发现衰老细胞的染色质在基因启动子和转录终止区附近异常开放,而这种开放性与SASP因子的高表达紧密相关。
KDM4抑制剂的加入能够恢复H3K9/H3K36的甲基化水平,从而让这些染色质区域重新关闭,SASP基因也因此被“静音”。这一机制为未来开发更精准的表观遗传药物提供了科学依据。



动物实验:从细胞到临床前模型

在小鼠前列腺癌模型中,单独化疗只能部分缩小肿瘤,而联合使用KDM4抑制剂,肿瘤体积缩小幅度达到74%。更重要的是,这种组合策略能够减少化疗诱导的耐药性,延长实验动物的生存时间。
这表明,未来临床治疗中,KDM4抑制剂有望与化疗、放疗等常规手段联用,从而实现更持久、更彻底的抗癌效果。



总结:KDM4是衰老研究的“下一个热点”

这项研究揭示了一个全新的事实:衰老细胞的有害影响并非不可控,关键在于KDM4这一表观遗传开关。通过精准干预,我们或许能够只关闭衰老的“坏一面”(SASP),而保留它的“好一面”(抑制癌变)。
未来,随着更多选择性抑制剂的开发,KDM4可能不仅是癌症治疗的新靶点,也将成为抗衰老医学中的重要工具。它让我们看见了一个前景:衰老不再是不可逆的宿命,而是可以被重新编程和调控的生物过程。



为何说不干扰衰老作为一种保护机制
论文强调 KDM4影响的是衰老细胞的SASP(有害分泌表型),而不是衰老本身。

细胞衰老(senescence)其实是身体的 自我防御系统。当细胞受到严重DNA损伤、氧化应激或癌基因激活时,它们会停止分裂,进入一种“永久休眠”状态。这样一来,就能 避免这些细胞无限增殖,进而演变为癌症。所以,衰老机制本身是保护性的,相当于在身体里安上了一道“刹车”。

衰老细胞在进入静止状态的同时,还会释放大量炎症因子(如IL-6、CXCL8等),这就是SASP。SASP会改变组织微环境,导致炎症扩散、癌细胞耐药、甚至损伤周围健康细胞。但是——SASP只是衰老的伴生产物,而 衰老的本质是“停止分裂”。

细胞衰老和生长是正常的细胞活动,这项研究尽可能减少细胞衰老过程中释放的有毒物质。