端粒DNA损伤反应的治疗性抑制可挽救端粒缩短和衰老驱动的造血功能障碍

Therapeutic inhibition of telomeric DNA damage response rescues hematopoietic dysfunction driven by telomere shortening and aging

作者信息Alessia Oppezzo, Sara Sepe, Giada Cicio, Valeria Cancila, Emanuele Sasso, Anastasia Conti, Eugenia Marinelli, Matteo Cabrini, Rani Pallavi, Nicola Iacomino, Matilde Simoni, Dmitrii Malyshev, Sara Boggio, Alessia di Lillo, Ilaria Rosso, Sara Tavella, Lucrezia A Trastus, Francesca Rossiello, Giulia Roscia, Paolo Cantaloni, Alessandro Manenti, Paola Cavalcante, Pier Giuseppe Pelicci, Raffaella Di Micco, Alfredo Nicosia, Claudio Tripodo, Fabrizio d'Adda di Fagagna
PMID42380622
期刊Nat Aging
发布时间2026-07
DOI10.1038/s43587-026-01136-9

实验完整度

研究包含Terc−/−小鼠模型、老龄野生型小鼠模型、体外细胞实验、免疫荧光、流式细胞术、CFU实验、竞争性骨髓移植及患者样本分析,涉及分子、细胞及体内功能验证。

主要模型

Terc−/−小鼠(第三代) 老龄野生型小鼠(C57BL/6J) 人骨髓CD34+造血干细胞(来自老年健康供体)

重点核对

ASO给药剂量与时间:15 mg/kg,腹腔注射,每周两次,持续4周 Terc−/−小鼠为第三代(G3),2-3月龄开始处理 tDDR抑制效果通过流式细胞术检测γH2AX和pKAP1细胞群验证 竞争性骨髓移植中,供体CD45.2+细胞与CD45.1+细胞按1:1混合,注射至致死辐照受体小鼠 人类CD34+ HSPCs离体处理浓度为30 μM,CFU实验在第8天计数

摘要

端粒随衰老逐渐缩短并积累损伤,这有助于细胞衰老和造血功能障碍。我们先前表明,端粒功能障碍诱导端粒非编码RNA的合成,该RNA是激活端粒DNA损伤反应(tDDR)所必需的,tDDR是衰老和炎症的驱动因素。然而,tDDR是否因果性地损害造血作用仍不清楚。在此,我们在端粒酶缺陷的Terc−/−小鼠中证明,该小鼠概括了端粒驱动的造血功能障碍和衰老,用端粒反义寡核苷酸(tASO)靶向端粒非编码RNA可抑制造血器官中的tDDR,减少衰老和炎症,减轻造血功能障碍,并增强体内造血干细胞适应性和再增殖潜力。在衰老的野生型小鼠中再现了类似的观察结果,并且用tASO离体处理改善了来自年长供体的人造血干细胞的功能。总之,我们的结果确定tDDR是造血衰退的致病驱动因素,并支持tASO介导的tDDR抑制作为端粒生物学疾病和年龄相关造血衰老的潜在治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
端粒DNA损伤反应(tDDR)是否因果性地损害造血功能并驱动衰老相关的造血衰退?
核心机制
端粒功能障碍诱导端粒非编码RNA(tncRNA)合成,进而激活tDDR信号,通过促进衰老和炎症导致造血干细胞功能障碍。抑制tncRNA可阻断tDDR,从而减轻衰老、炎症和造血功能衰退。
主要证据
在Terc−/−小鼠中,tASO处理抑制tDDR,减少γH2AX和pKAP1信号,降低p16high细胞比例,改善CFU和竞争性骨髓移植中的重建能力;在老龄野生型小鼠和人CD34+ HSPCs中,tASO也改善了造血功能。
研究意义
研究确认tDDR是造血衰退的致病驱动因素,并支持tASO介导的tDDR抑制作为端粒生物学疾病和年龄相关造血衰老的潜在治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

在Terc−/−小鼠中验证tDDR抑制

评估tASO是否能有效抑制造血器官中的tDDR,并验证其特异性。

对2-3月龄G3 Terc−/−小鼠腹腔注射tASO(anti-TeloG或anti-TeloC)或对照ASO,每周两次,持续4周。2个月后分析骨髓和脾脏,通过流式细胞术检测γH2AX和pKAP1阳性细胞百分比,通过免疫FISH检测端粒功能障碍诱导的病灶(TIFs)。

2

评估tDDR抑制对衰老和炎症的影响

确定tDDR抑制是否减少造血器官中的细胞衰老和炎症。

通过流式细胞术检测Cdkn2A/p16high细胞比例(衰老标志),并通过多重免疫分析测量血浆和骨髓液中的细胞因子水平(如IL-3, IL-6, IL-17A, IFNγ, TNFα)。

3

检验tDDR抑制对造血干细胞功能的影响

评估tASO处理是否改善造血干细胞的适应性、增殖状态及体内重建能力。

通过流式细胞术分析HSPC亚群(如LT-HSC, ST-HSC, MPP),检测增殖标志Ki67和衰老标志p16。进行CFU实验评估集落形成能力,并在体外用tASO处理验证细胞自主效应。最后,通过竞争性骨髓移植实验评估体内重建能力。

4

验证对生理性衰老和人类样本的效果

确认tASO效果是否延伸至正常衰老和人类造血干细胞。

对15-16月龄老龄WT小鼠用相同方案处理,2个月后分析免疫、衰老和造血功能。同时,从两名老年健康供体(75岁和60岁)的骨髓中分离CD34+ HSPCs,离体用tASO处理(30 μM),8天后进行CFU实验。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Terc基因敲除小鼠Jackson Laboratory--
红细胞裂解液BioLegend420301
冻存培养基----
抗小鼠谱系混合抗体BioLegend133310
抗小鼠CD117(cKIT)抗体BioLegend155106
抗小鼠Ly-6A/E(SCA1)抗体BioLegend108112
抗小鼠CD135(FLT3)抗体BD Biosciences567594
抗小鼠CD34抗体BD Biosciences560518
抗小鼠/人CD45R/B220抗体BioLegend103244
抗小鼠CD19抗体BioLegend115526
抗小鼠IgD抗体BioLegend405723
抗小鼠IgM抗体BioLegend406538
抗小鼠/人CD11b抗体BioLegend101212
抗小鼠Ly-6C抗体BioLegend101212
抗小鼠Ly-6G抗体BioLegend127645
抗小鼠CD11c抗体BioLegend117339
抗小鼠CD127(IL-7Ra)抗体BioLegend135033
抗小鼠CD16/32抗体BioLegend101327
细胞染色缓冲液BioLegend420201
True-Nuclear转录因子缓冲液套装BioLegend424401
组蛋白H2AX [p Ser139]抗体NovusBioNB100-384PCP
KAP1 [p Ser824]抗体NovusBioNBP2-32073AF488
Ki67抗体BioLegend151215
CDKN2A/p16INK4a抗体InvitrogenBS-23797R-A594
Cytek Aurora 5光谱流式细胞仪Cytek--
FlowJo软件TreeStar--
抗磷酸化组蛋白H2A.X(Ser139)抗体Sigma-Aldrich05-636-I
pATM抗体Rockland200-301-400
pChk1 Ser317抗体Cell Signaling2344S
Triton X-100Merck--
MowiolMerck--
Leica SP5共聚焦显微镜Leica--
Cy5偶联TeloC PNA探针PanageneF1003
Cy5偶联TeloG PNA探针PanageneF1007
Bio-Plex Pro小鼠细胞因子23重检测试剂盒Bio-RadM60009RDPD
Bio-Plex 200系统Bio-Rad--
中性缓冲福尔马林DiapathF0043
Microdec脱钙液DiapathD0053
抗兔IgG(H+L)辣根过氧化物酶二抗Life Technologies--
抗大鼠IgG(H+L)辣根过氧化物酶二抗Life Technologies--
CD41抗体Abcamab181582
IBA1抗体Abcamab178847
髓过氧化物酶抗体Abcamab9535
PAX5抗体Abcamab109443
TER119抗体Abcamab91113
TER119抗体BD Biosciences553671
T7 FlashScribe CellScript试剂盒CellScriptC-ASF3507
N1-甲基假尿苷-5'-三磷酸TriLinkN-1081-100
3' OMe CleanCap AGGTriLinkN-7413
Ignite微流控系统Cytiva--
SM-102Medchem--
DSPCMedchem--
胆固醇Medchem--
DMG-PEG2000Medchem--
Ribogreen检测试剂盒InvitrogenQ10213
S1蛋白eEnzymeSCV2-S1-150P
抗小鼠辣根过氧化物酶标记二抗Bethyl LaboratoriesA90-105P
TMB底物Sigma-AldrichT0440-1L
酶标仪Molecular Devices--
MethoCult M3434甲基纤维素培养基StemCell Technologies--
MethoCult H4434甲基纤维素培养基StemCell Technologies--
抗小鼠CD45.2抗体BioLegend109847
抗小鼠CD45.2抗体BioLegend109825
抗小鼠CD45.1抗体BioLegend110731
抗小鼠CD45.1抗体BioLegend110725
抗小鼠CD19抗体BioLegend115529
抗小鼠CD3抗体BioLegend100220
细胞染色缓冲液BioLegend420201
Maxwell RSC组织mRNA提取试剂盒Promega--
SuperScript VILO cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
SYBR Green I预混液Roche--
LightCycler 96检测系统Roche--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23225
磷酸化组蛋白H2A.X(Ser139)(20E3)兔单克隆抗体Cell Signaling9718
抗组蛋白H3抗体Abcam10799
SuperSignal West Pico PLUS化学发光底物Thermo Fisher--
Chemidoc成像系统Bio-Rad--
SsoFast EvaGreen预混液Bio-Rad1725200
URIT 3000 Vet Plus血液分析仪URIT--
GraphPad Prism软件GraphPad Software--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与给药
Terc−/−小鼠为第三代(G3),2-3月龄;ASO剂量15 mg/kg,腹腔注射,每周两次,持续4周;分析时间点为治疗后2个月或9个月
阅读提示:Methods: Animals and treatments
流式分析
检测DDR标志物γH2AX和pKAP1,衰老标志物p16,HSPC亚群标记物;使用Cytek Aurora 5光谱流式细胞仪
阅读提示:Methods: Flow cytometry
CFU实验
小鼠BM细胞每孔1×10^5个,培养于MethoCult M3434,7天后计数;人类CD34+ HSPCs以30 μM tASO处理,800个细胞培养于MethoCult H4434,8天后计数
阅读提示:Methods: CFU assay on murine cells; CFU analysis on human CD34+ HSPCs
竞争性骨髓移植
供体(CD45.2+)与竞争者(CD45.1+)BM细胞按1:1混合,静脉注射至致死辐照的CD45.1+CD45.2+受体,监测16周
阅读提示:Methods: Competitive BM transplant and reconstitution analysis
人类样本
CD34+ HSPCs来自老年健康男性(75岁和60岁),无癌症病史,未感染HBV/HCV/HIV,Edmonton衰弱量表评分为'Not Frail'
阅读提示:Methods: CFU analysis on human CD34+ HSPCs