Сенолитики

Сенолитики помогают организму избавиться от состарившихся клеток, таким образом, они являются противовозрастными препаратами. Они важны не просто как отодвигающие старость, но и потому, что некоторые заболевания, включая рак, артрит, болезни сердца и деменцию, потенциально можно излечить, уничтожив клетки, которые создают вокруг себя токсичную среду для соседних клеток, подавляют механизмы восстановления клеток и создают воспаление[2].

Несмотря на то, что неделящиеся состарившиеся клетки могут быть удалены клетками иммунной системы организма, процесс очищения организма от старых клеток с годами становится все менее и менее эффективным. В результате часть состарившихся клеток остается и накапливается в тканях организма. Некоторые из этих клеток подвергаются мутационным изменениям, что позволяет им снова вступить в состояние пролиферативной активности. Если организм вовремя не уничтожит подобные клетки, они могут переродиться в злокачественные и вызвать онкологическое заболевание[3][4][5]. Помимо того что постаревшие клетки хуже справляются со своими функциями, они ещё и обретают старческий секреторный фенотип SASP (англ. senescence associated secretory phenotype) и, выделяя во внеклеточную среду множество растворимых факторов, вызывающих воспаление и изменения во внеклеточном матриксе, отрицательно влияют на микросреду ткани и на весь организм[6][7][8][9]. Связанное со старением воспаленное состояние организма является весьма существенным фактором риска для заболеваемости и смертности пожилых людей, так как большинство, если не все возрастные болезни имеют воспалительный патогенез[10][11]. Негативное воздействие компонентов SASP на организм можно ослабить путём удаления постаревших клеток.

Одним из признаков переключения клетки на путь необратимого старения, является дерепрессия гена p16INK4a, который поддерживает жизнеспособность стареющих клеток, препятствуя их апоптозу[12][13]. Доказано, что удаление постаревших p16Ink4a-позитивных клеток позволяет даже на поздних этапах жизни успешно замедлить прогрессирование возрастных расстройств[14][15][16]. Ограничением этого подхода также как и метода использующего генную инженерию для введения в геном дополнительной копии гена azot[17] или же инактивирования гена Myc[18][19], является необходимость манипуляций с геномом. Обойти это препятствие позволят небольшие молекулы сенолитиков, способных активировать процесс селективного уничтожения постаревших клеток. Удаляя постаревшие клетки, сенолитики запускают процесс регенерации «по требованию», цель которого заполнить новыми клетками образовавшееся пространство[20]. Таким образом ткань омолаживается. Если при этом сенолитиком является противоопухолевый препарат, опасность канцерогенеза снижена благодаря одновременному удалению онкогенных клеток, которые иначе бы спровоцировали образование опухоли[21]. Так, например, фирма SIWA Therapeutics в доклинических испытаниях in vivo моноклонального антитела SIWA 318, предназначенного для удаления стареющих клеток, обнаружила что оно значительно ингибирует метастазирование опухоли, не оказывая побочного действия на нормальные клетки.[22]

Учитывая то, что сенолитики не очень сильно повышают продолжительность жизни, рационально использовать их не как монотерапию, а в сочетании с другими способами продления жизни, такими как периодическое лечебное голодание[23] и генная терапия, отводя сенолитикам роль страховки от канцерогенеза. Такая стратегия оправдывает себя поскольку, например, в опытах на мышах хотя повышение уровня экспрессии каталитической субъединицы теломеразы TERT у устойчивых к раку мышей и позволяла на 40 % продлить продолжительность их жизни, у нормальных мышей эта терапия неизбежно приводила к раковым заболеваниям[24]

Разработано лекарство, эффективно уничтожающее постаревшие клетки у мышей и состоящее из двух препаратов: противоопухолевого (антинеопластического) химиотерапевтического средства Дазатиниба, являющегося ингибитором протеинтирозинкиназ, а также Кверцетина[25], который по утверждению авторов устраняет стареющие эндотелиальные клетки человека[26][27]. В частности, хроническая очистка от стареющих клеток замедляет поражение сосудов, связанное со старением и хронической гиперхолестеринемией, уменьшая кальцификацию атероматозных бляшек интимы и поэтому может рассматриваться как потенциальная терапия для снижения заболеваемости и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний[28]. Следует отметить, что хотя периодическое введение этого лекарства задерживало возрастные симптомы и развитие патологии у мышей[29], тем не менее несмотря на продление здоровой жизни, монотерапия кверцетином в малых дозах не продлевает продолжительность жизни мышек[30],[31], а в больших иногда может даже сократить продолжительность жизни мышей[32][33].

Cпособность кверцетина вызывать мутации в клетках млекопитающих сильно преувеличена и по последним данным не выявлено каких-либо неблагоприятных последствий после его перорального воздействия[34][35]. Кроме того, выяснилось что кверцетин подавляет окислительное повреждение эндотелия путём активации сиртуина SIRT1 и модуляции сигнального пути AMPK / НАДФН-оксидазы / Akt / эндотелиальной NO-синтазы[36].

Использование монотерапии дазатиниба, также ассоциируется с существенным побочным действием - она вызывает эндотелиальную дисфункцию и легочную гипертензию[37]

Фисетин - растительный краситель полифенол из группы флавоноидов, который можно найти во многих растениях, в том числе в таких фруктах и овощах, как клубника, яблоки, хурма, лук и огурцы[38].

Было показано, что фиcетин является эффективным сенолитическим средством у мышей дикого типа, с эффектами увеличения продолжительности жизни, снижения маркеров старения в тканях и возрастных патологий даже в том случае когда лечение было начато у пожилых животных[39].

Препараты ABT263 и ABT-737 являются BH3 миметиками, то есть являются малыми молекулами, способными, имитируя BH3-домен содержащие белки, вызывать апоптоз[40].

ABT263 (Навитоклакс, UBX0101) является специфическим ингибитором антиапоптозных белков BCL-2 и BCL-XL. Пероральное введение ABT263 сублетально облученным или же постаревшим мышам позволяет эффективно удалить стареющие клетки, в том числе стареющие гемопоэтические стволовые клетки костного мозга и стареющие стволовые клетки мышц. Благодаря этому удаётся в значительной степени предотвратить старение, как вызванное облучением, так и обусловленное возрастом[41][42]. Более того, удаление с помощью навитоклакса стареющих клеток из мозга мыши с моделью деменции, позволило животному сохранить способность формировать воспоминания, устраняло признаки воспаления[43]

ABT-263 был первоначально разработан как противораковый препарат. Он имеет токсические побочные эффекты[44]. Это мешает использовать его для лечения заболеваний старения.

Реут Йосеф с соавт и Валерий Крыжановский[45] обнаружили, что стареющие клетки активируют анти-апоптозные белки BCL-W и BCL-XL. Совместное ингибирование BCL-W и BCL-XL с помощью митохондриальной РНК или малой молекулы ABT-737 специфически индуцирует апоптоз в стареющих клетках. Следует отметить, что лечение мышей с ABT-737 эффективно устраняет стареющие клетки, индуцированные повреждением ДНК в легких, а также стареющие клетки, образованные в эпидермисе путём активации р53 посредством трансгенной p14ARF.

Ингибиторы Hsp90 представляют собой вещества, которые ингибируют активность белка теплового шока Hsp90. Повторные прерывистые курсы лечения ингибитором HSP90 17-DMAG значительно задержали начало множественных возрастных симптомов у прогероидных мышей, что привело к улучшению их общего состояния здоровья. Однократное воздействие 17-DMAG на мышей приводило к более чем 50%-ному снижению экспрессии такого маркера старения, как p16INK4a в почках in vivo[46].

Два макролидных антибиотика азитромицин и рокситромицин, относящиеся к семейству эритромицина, проявили себя как сенолитики. В отличие от самого эритромицина, эти кислотоустойчивые его аналоги, в тестах с постаревшими фибробластами удаляли приблизительно 97 % постаревших клеток и таким образом в 25 раз сокращали количество постаревших клеток[47][48]. По всей видимости они способны действовать аналогичным образом и в организме, поскольку известно что рокситромицин (и в меньшей степени азитромицин) обладает мощными противовоспалительными способностями, снижая уровень цитокинов в организме[49].

SENSOlytic platform - это запатентованная технология фирмы Oisín, которая обеспечивает селективное удаление стареющих клеток, основываясь на экспрессии в стареющих клетках гена p16, а не на поверхностных маркерах или других характеристиках, которые могут быть общими с нормальными, неповрежденными клетками. Клетку убивает экзогенный ген вызывающий апоптоз (предположительно каспаза 9), который активируется только в клетках, где активен ген p16. Доставка этого гена в клетку осуществляется липидной наночастицей (искусственной липосомой) содержащей ДНК с геном вызывающим апоптоз.

Одной из основных характеристик большинства стареющих клеток является повышенная активность лизосомальной β-галактозидазы, называемой связанной со старением бета-галактозидазой (англ. Senescence-associated beta-galactosidase сокращенно SA-β-gal)[50][51]. Учитывая эту особенность постаревших клеток был разработан пригодный для большинства типов клеток сенолитик-пролекарство SSK1 (на основе Гемцитабина), который специфически активируется связанной со старением бета-галактозидазой SA-β-gal и удаляет стареющие клетки независимо от причин старения [52], а также повышена селективность одного из уже известных сенолитиков (Навитоклакса) с тем чтобы снизить его токсичность[53]

Одним из универсальных антигенов, специфичных для стареющих клеток, является рецептор активатора плазминогена урокиназного типа (uPAR)[54]. Для удаления стареющих клеток с этим антигеном на их поверхностной мембране были разработаны T-клетки с химерным рецептором антигена и продемонстрирована их эффективность. В частности в противодействии фиброзу печени на животных моделях неалкогольного стеатогепатита[54]. Следует однако отметить что использование таких клеток в клинике будет стоить очень дорого[55]

Разработана вакцина для предотвращения накопления стареющих Т-клеток, имеющих поверхностный маркер CD153. С ее помощью исследователи намерены бороться с нарушениями метаболизма при ожирении[56].

Обнаружено, что производное Фостаматиниба, R406, являющееся ингибитором тирозинкиназы селезенки SYK (spleen tyrosine kinase), проявляет избирательную цитотоксичность в отношении стареющих дермальных фибробластов, почти не влияя на не постаревшие клетки. Механизм его сенолитического воздействия не похож на то как действуют другие сенолитики, и, по мнению авторов, связан с активацией аноикиса[57] Такие сенолитики как R406 уже одобренные FDA могут найти широкое применение для борьбы с воспалительными процессами и процессами фиброза[58][59].

• Геропротекторы

• Сенолитики остановят старение? Исследователи открыли новый тип лекарственных препаратов, способных существенно продлить период здоровой жизни человека. ZOOM Cnews, 10.03.2015
• Удаление стареющих клеток продлевает мышам жизнь. Элементы
• Jan M. van Deursen (2019). Senolytic therapies for healthy longevity. Science: 364(6441), 636-637 doi:10.1126/science.aaw1299
• Mikhail V Blagosklonny (2013) Selective anti-cancer agents as anti-aging drugs, Cancer Biology & Therapy,14:12, 1092—1097, doi:10.4161/cbt.27350 (англ.)
• Lujambio, A. (2016) To clear, or not to clear (senescent cells)? That is the question. Inside the Cell, doi:10.1002/icl3.1046.
• Slack, C., Alic, N., & Partridge, L. (2015). Could cancer drugs provide ammunition against ageing? Cell Cycle, DOI: 10.1080/15384101.2015.1118905
• Kirkland, J. L., Tchkonia, T., Van Deursen, J., & Baker, D. J. (2015). TRANSGENIC ANIMALS CAPABLE OF BEING INDUCED TO DELETE SENESCENT CELLS. U.S. Patent No. 20,150,296,755. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
• Agostini, A., Mondragón, L., Bernardos, A.,et al., and Murguía, J. R. (2012), Targeted Cargo Delivery in Senescent Cells Using Capped Mesoporous Silica Nanoparticles . Angew. Chem. Int. Ed., 51: 10556-10560. doi:10.1002/anie.201204663
• Lifespan of mice extended by as much as 35 percent; no adverse effects found
• Darren J. Baker, Bennett G. Childs, Matej Durik, Melinde E. Wijers, Cynthia J. Sieben, Jian Zhong, Rachel A. Saltness, Karthik B. Jeganathan, Grace Casaclang Verzosa, Abdulmohammad Pezeshki, Khashayarsha Khazaie, Jordan D. Miller, Jan M. van Deursen (2016). Naturally occurring p16Ink4a-positive cells shorten healthy lifespan. Nature, doi:10.1038/nature16932
• Marco Malavolta, Elisa Pierpaoli, Robertina Giacconi, Laura Costarelli, Francesco Piacenza, Andrea Basso, Maurizio Cardelli and Mauro Provinciali (2016). Pleiotropic Effects of Tocotrienols and Quercetin on Cellular Senescence: Introducing the Perspective of Senolytic Effects of Phytochemicals. Curr Drug Targets, 17(4), 447—459 doi:10.2174/1389450116666150907105104 PMID 26343116
• Hall, B. M., Balan, V., Gleiberman, A. S., Strom, E., Krasnov, P., Virtuoso, L. P., … & Gudkov A V. (2016). Aging of mice is associated with p16 (Ink4a)-and β-galactosidase-positive macrophage accumulation that can be induced in young mice by senescent cells. Aging, 8(7). doi:10.18632/aging.100991 Значительная часть клеток позитивных на два маркера стареющих клеток: p16(Ink4a) и кислую β-галактозидазу, накапливающихся в тканях мышей при старении, имеют свойства макрофагов, так как они могут быть избирательно уничтожены липосомами клодроната, что свидетельствует об их фагоцитарной способности и не характерно для стареющих клеток.
• Peter L.J. de Keizer (2017). The Fountain of Youth by Targeting Senescent Cells? Trends in Molecular Medicine, 23(1), 6-17 doi:10.1016/j.molmed.2016.11.006
• Hashimoto, M., Asai, A., Kawagishi, H. et al., & Sugimoto, M. (2016). Elimination of p19ARF-expressing cells enhances pulmonary function in mice. JCI Insight. 1(12): e87732. doi:10.1172/jci.insight.87732.
• Wijshake, T., & van Deursen, J. M. (2016). Targeting Senescent Cells to Improve Human Health. In Cellular Ageing and Replicative Senescence (pp. 313–343). Springer International Publishing.
• Wang, Y., Chang, J., Liu, X., Zhang, X., Zhang, S., Zhang, X., … & Zheng, G. (2016). Discovery of piperlongumine as a potential novel lead for the development of senolytic agents. Aging, 8(11), 2915. doi:10.18632/aging.101100
• Baar, M. P., Brandt, R. M., Putavet, D. A., Klein, J. D., Derks, K. W., Bourgeois, B. R., … & van der Pluijm, I. (2017). Targeted Apoptosis of Senescent Cells Restores Tissue Homeostasis in Response to Chemotoxicity and Aging. Cell, 169(1), 132—147. doi:10.1016/j.cell.2017.02.031Белок FOXO4, удерживая p53 предотвращает индуцирование им апоптоза в стареющих клетках. Искусственный пептид FOXO4-DRI высвобождает р53 из этого комплекса, что приводит к избирательному апоптозу стареющих клеток. Сенолитик FOXO4-DRI за счет избирательного действия имеет меньше побочных эффектов.
• Oliver Medvedik (2017). Removing Aging Cells With a New Class of Senolytic Drug. Легко проникающий в клетку и устойчивый к протеолизу искусственный пептид FOXO4-DRI с высокоизбирательным сенолитическим действием
• Xu, M., Pirtskhalava, T., Farr, J. N., Weigand, B. M., Palmer, A. K., Weivoda, M. M., … & Onken, J. L. (2018). Senolytics improve physical function and increase lifespan in old age. Nature medicine, 24(8), 1246. doi:10.1038/s41591-018-0092-9 PMC 6082705
• He, Y., Zhang, X., Chang, J. et al. (2020). Using proteolysis-targeting chimera technology to reduce navitoclax platelet toxicity and improve its senolytic activity. Nat Commun 11, 1996 https://doi.org/10.1038/s41467-020-15838-0
• Cho, H. J., Yang, E. J., Park, J. T., Kim, J. R., Kim, E. C., Jung, K. J., ... & Lee, Y. S. (2020). Identification of SYK inhibitor, R406 as a novel senolytic agent. Aging, 12(9), 8221-8240 PMID 32379705 doi:10.18632/aging.103135
• Song, S., Tchkonia, T., Jiang, J., Kirkland, J. L., & Sun, Y. (2020). Targeting Senescent Cells for a Healthier Aging: Challenges and Opportunities. Advanced Science, 2002611. doi:10.1002/advs.202002611
• Ge, M., Hu, L., Ao, H., Zi, M., Kong, Q., & He, Y. (2021). Senolytic targets and new strategies for clearing senescent cells. Mechanisms of Ageing and Development, 111468. PMID 33741395 doi:10.1016/j.mad.2021.111468
• Lagoumtzi, S. M., & Chondrogianni, N. (2021). Senolytics and Senomorphics: natural and synthetic therapeutics in the treatment of aging and chronic diseases. Free Radical Biology and Medicine. 171, 169-190. PMID 33989756 doi:10.1016/j.freeradbiomed.2021.05.003
• Martin, N., Huna, A., & Bernard, D. (2021). Elimination of Senescent Endothelial Cells: Good or Bad Idea?. Trends in Cell Biology. 1(5), 327-330 PMID 33715897 doi:10.1016/j.tcb.2021.02.009