美国国家癌症研究所前所长孵化，它要检测出年轻机体“看不见的衰老”【衰老标志物检测】

在过去的一个世纪里，人类的平均寿命增加了30年。

但随之而来的是与年龄相关的疾病的急剧增加，以及理解、预防和治疗这些疾病的迫切需求。虽然与年龄相关的疾病多种多样，但随着研究的深入，越来越多的证据表明，它们有着共同的生物学基础。其中，细胞衰老是连接表观遗传变化、DNA损伤和线粒体功能障碍等亚细胞水平的变化与多发性疾病导致的健康衰退的关键因素。

那么，具体如何分析细胞衰老的程度，如何将这一程度量化？有效量化个体衰老程度的标准是怎样的？解决这些疑问，就需要对能够反映机体衰老程度的生物标志物进行准确检测。

Sapere Bio便是一家致力于衰老生物标志物检测的公司。它总部位于美国北卡罗来纳州教堂山，专注于测量衰老特征并预测其在人类衰老和慢性疾病中产生的影响。该公司采用专有的样本采集方法、可重复的衰老和免疫生物标志物精确测量方法以及多分析算法来测量和监测衰老轨迹和临床风险。

公司创始人Norman Edward "Ned" Sharpless是美国国家癌症研究所(NCI)的前任所长。在此之前，Sharpless 曾任北卡罗来纳大学UNC Lineberger 综合癌症中心医学和遗传学教授、分子治疗学主任、Wellcome癌症研究杰出教授。

作为著名的医学研究者，Sharpless曾在PubMed.gov数据库中发表或合作发表了170多篇原创报告、综述和书籍章节，并担任过《衰老细胞》和《临床调查杂志》的编辑。他拥有12项已授权或待授权的专利。2010年，Sharpless获得格伦生物老化机制研究奖，2012年被《三角商业杂志》评为“医疗英雄”。他是美国临床研究协会（ASCI）的当选成员，也是美国医师协会的成员、美国国家老龄化研究所国家老龄化咨询委员会的任命成员。

学生时代，Sharpless以优异的成绩在北卡罗来纳大学医学院获得了医学学位，他与衰老生物标志物检测的不解之缘也从这里开启。

在北卡罗来纳大学教堂山分校，Sharpless运营了一个基础科学实验室，利用基因工程小鼠研究癌症和衰老，并且是UNC Lineberger小鼠一期单位的联合创始人和联合主任。他的研究重点是探究正常细胞如何衰老和发生恶性转化。

2009年，Sharpless的实验室发现人类外周血T淋巴细胞中p16INK4a的表达是一种易于测量的人类分子年龄生物标志物，并开发了一种适用于临床的检测方法，用于对患者的衰老风险进行个性化评估。这种方法因其有望预测人类衰老的前景而受到BBC新闻和其他国际新闻机构的关注。

这一发现集中体现在Sharpless等人于同年发表的《p16INK4a在外周血T细胞中的表达是人类衰老的生物标志物》一文中。研究发现，p16INK4a的表达随着供体的实际年龄呈指数增长，PBTL中p16INK4a的表达是人类分子年龄的一个强有力的生物标志物，能够反映供体的生理年龄以及衰老相关的行为（例如吸烟、缺乏运动）。并且，该检测方法测量简便、成本低廉，只需少量全血样本即可进行检测，检测周期短。

在未分离的外周血中测定端粒长度也被认为是人类分子衰老的一个生物标志物，但Sharpless等学者指出，p16INK4a检测有3大优势：

第一，不考虑每种方法的生物学依据，p16INK4a的表达更具动态性，因此更能可靠地反映年龄的变化；第二，虽然端粒长度可以用不同复杂度的多种方法进行测定，但qRT-PCR相对简便、低成本和可重复性的特点是PBTL p16INK4a方法的优势。第三，与端粒长度相比，对数变换的p16INK4a表达在年轻成年人中随衰老显著变化，表明这种形式的分子“衰老”在人们“老化”之前就已经明显。^[1]

因此，p16INK4a可以用来预测供体与年龄相关的不良结果的风险，评估抗衰老疗法的效果，以及检测人类生殖系遗传对分子衰老速率的影响。基于以往研究，Sharpless还与其他学者合作开发出了p16INK4a 肿瘤抑制因子年龄依赖性表达的定量模型，并曾经发表了多篇论文，阐述了p16INK4a在关闭更新身体各种组织的干细胞方面的作用。

2011年，Sharpless 及其团队利用条件性p16INK4a基因敲除小鼠模型，发现细胞周期抑制因子P16INK4A蛋白在免疫系统中发挥谱系特异性的抑癌或衰老促进作用，首次提供了谱系特异性免疫衰老多效性的遗传学证据，为人类衰老和癌症易感性的异质性提供了遗传学基础。

在2016年，Sharpless与巴克衰老研究所的Judith Campisi 博士及其同事演示了化疗如何引发细胞衰老。这是一种促炎症应激反应，会促进化疗的副作用以及癌症复发、转移，而消除小鼠体内的衰老细胞可以防止这些副作用。他还对老化和疾病的全基因组关联研究进行了荟萃分析，发现主要组织相容性复合体和p16INK4a/ARF位点是人类最常见的与疾病相关的位点。

2019年，由于担任国家癌症研究所所长，Sharpless不再参与Sapere Bio事务，由北卡罗来纳大学的前研究助理教授Natalia Mitin担任首席执行官兼总裁。

早在人们衰老之前，身体就发出了预测性信号。

衰老的分子变化早在成年期就已开始，在身体功能障碍、慢性疾病和身体虚弱显现出来之前，人的身体早已出现了看不见的损伤。加速衰老的生物损伤可能发生在早期，甚至是童年时期。成年后，细胞衰老和免疫系统老化会降低人体对生物刺激的抵抗力和愈合能力。

然而，机体衰老在成年之前很少能被检测到，自然也就无法尽早对衰老变化采取有效的措施加以干预。如何解决这一困境？回看Sapere Bio创始人Sharpless对于衰老生物标志物孜孜以求的探索历程，我们或许能窥见一二。

Sharpless特别注意到，p16INK4a表达在年轻成年人中随衰老显著变化，这一特性或许会使该难题迎刃而解。目前，该生物标志物检测方法由Sharpless及其团队创立的Sapere Bio（原名HealthSpan Dx）商业化。

这个故事起源于2013年。Sharpless博士和Natalia Mitin博士根据Sharpless博士在北卡罗来纳大学教堂山分校Lineberger癌症中心实验室的研究成果创立了Sapere Bio（前身为HealthSpan Diagnostics）。

Sharpless博士的实验室是发现衰老机制的先驱，并预测了衰老细胞在人类衰老和慢性疾病中的作用。他的实验室的关键工作证明了p16INK4a在肿瘤抑制和衰老中的双重作用。在这些研究和知识积累的基础上，Sapere Bio开发了一系列基于免疫衰老生物标志物的产品，包括p16INK4a，致力于改变衰老程度的测量和临床决策中的应用方式。

Sapere Bio拥有符合临床要求的分析精度、质量保证、专有血液保存技术和患者护理所需的临床背景。同时，与顶尖医生科学家的密切合作，为了解如何测量和改变衰老细胞负荷、改善临床效果奠定了科学基础。

Sapere Bio利用其专有的样本采集技术，可以在运输过程中保持样品中免疫组分的完整性，在采集血液样本后，保持其中的免疫细胞和因子不受损坏，方便运输到实验室。公司按照临床标准进行免疫和衰老生物标志物检测方法的开发和严格的分析测试，并充分利用多分析物算法进行衰老生物标志物的检测。在前瞻性临床研究中，Sapere Bio开发了生物统计和机器学习模型，使用先进的数学和计算机技术分析多种免疫分析物的数据，预测衰老的程度、速度以及相关的临床风险。

根据不同的临床场景和需求，如健康管理、疾病预防、药物研发等，并结合实际的可操作性，Sapere Bio会生成相应的风险报告，提供相关信息和建议，帮助用户改善衰老状况和临床结果。

据美国国家老龄化研究所(NIA)称，NIA的巴尔的摩老龄化纵向研究(BLSA)是世界上对人类衰老进行的最全面、时间最长的纵向研究。2021年6月，Sapere Bio在官网宣布，Sapere Bio成为向巴尔的摩纵向衰老研究提供细胞衰老测量的唯一提供商。

此外，Sapere Bio作为合作机构参与了由北卡罗来纳大学教堂山分校申办的“自然衰老模式和衰老相关生物标志物的作用”试验。该研究的主要目的是确定在T细胞中测量的p16 mRNA表达是否反映了整个有机体的衰老负荷；次要目的是确定衰老动力学是否受到与年龄相关的慢性疾病的影响；探索性目的是确定衰老的计算模型预测临床和功能状态的能力。

在该登记研究中，研究者将评估衰老、合并症、功能表现和生活质量对衰老所产生的影响，并确定上述因素在帮助开发一个新的随机模型方面的潜力。该模型将特别针对T细胞周转和衰老的背景进行制定，从而提供一个描述p16INK4a积累的细胞水平和具有表征相关生理过程参数的机理模型。这个新模型的开发将使得研究人员对衰老在整体和细胞水平上的作用进行定量、预测、机理的研究。

2017年，Sapere Bio作为合作机构参加了圣裘德儿童研究医院申办的“分离p16INK4a表达的可行性”试验。该试验指出，p16INK4a的表达可以预测生理年龄，而不是时间意义上的年龄。这些发现可能会对癌症幸存者的护理和癌症患者的治疗决策产生影响。

2021年9月15日，美国国家老龄化研究所(NIA)授予Sapere Bio 200万美元SBIR（小型企业创新研究）资助，用于开发一种临床产品，该产品将利用细胞衰老指标预测化疗诱发周围神经病变的风险。

“生理衰老是看不见的”，首席执行官Natalia Mitin在一次采访中表示，“它不是皱纹和灰发，而是发生在你的组织里的变化，这些变化临床医生可能无从知晓。”Sapere Bio正在改变这一状况。随着公司开发出预测生物年龄的新工具，医生很快就能做出基于患者寿命和生活质量的治疗方案。

* 参考资料：
1. Liu, Y.; Sanoff, H. K.; Cho, H.; Burd, C. E.; Torrice, C.; Ibrahim, J.G.; Sharpless, N. E. (2009). "Expression of p16INK4a in peripheral blood T-cells is a biomarker of human aging". Aging Cell. 8 (4): 439–448.