随着社会发展和经济条件的提升,人类的平均寿命逐渐增加,但“健康寿命”却没有明显的改善。健康寿命是指人们保持健康、无慢性疾病或与年龄相关疾病的年数。如何有效预防衰老带来的潜在健康问题,提高健康寿命,是一个值得关注的研究领域。影响健康寿命和寿命的主要信号机制包括ERK、STK11、AMPK、mTORC1和IGF1-胰岛素模块等。这些通路在衰老过程中相互作用,共同调节细胞的衰老和功能障碍。

在这一背景下,S6K1(Ribosomal S6 kinase 1,核糖体蛋白S6激酶1)作为mTORC1信号通路的关键效应分子,吸引了科学家的关注。S6K1不仅在调控细胞代谢中发挥重要作用,还在衰老过程中通过调控炎症反应影响健康寿命。本文将探讨S6K1在衰老过程中的作用及其潜在的临床应用价值。

Fig. 1 Protein structure and functional domains for S6Ks
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Fig. 1 Protein structure and functional domains for S6Ks

S6K1与健康寿命的关联

近日在《Nature Aging》杂志上发表的研究“Ribosomal S6 kinase 1 regulates inflammaging via the senescence secretome”中,LMS 和图宾根大学的科学家表明,删除衰老小鼠肝脏中的 S6K1 基因可以通过抑制作为 SASP 一部分释放的炎症蛋白的产生来减少炎症,而不是通过影响衰老来减少炎症。此研究揭示了S6K1在调控健康寿命中的重要作用。在小鼠模型中,抑制S6K1不仅延长了寿命,还改善了健康状况,表现为炎症水平降低、代谢平衡改善、以及衰老标志物的减少。

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研究表明与野生型小鼠相比,S6K1缺失的小鼠在老年时表现出更好的生理状态,体重、肌肉质量和代谢健康指标均有所改善。这些发现表明,S6K1的抑制可能为提高健康寿命提供了一种有效的途径。

S6K1与衰老过程中的炎症调控

慢性无菌性炎症是衰老过程中的常见病理现象,其特征是持续的低度炎症反应。S6K1作为mTOR通路的下游效应器,通过磷酸化核糖体蛋白S6和其他靶蛋白,调控蛋白质合成和细胞生长。此外,S6K1还在炎症反应中发挥重要作用,特别是在衰老相关的炎症调控中。

研究表明,随着年龄的增长,S6K1的活性增加,这导致了慢性炎症的加剧。在小鼠模型中,S6K1的缺失可以显著减轻老年小鼠肝脏中的慢性炎症。这一现象与衰老相关分泌表型(SASP)的调控密切相关,尤其是促炎症因子如IL1β的表达减少。

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Fig.2Transcriptional analysis shows that S6K1 regulates inflammatory pathways

S6K1与mTORC1信号通路的关系

mTORC1信号通路在调节细胞生长、代谢和衰老中发挥着重要作用。S6K1作为mTORC1的下游效应器,参与调控细胞的生理过程,包括蛋白质合成、细胞生长和代谢。S6K1的过度激活可能导致细胞的持续生长和代谢失衡,从而加速衰老过程。通过抑制mTORC1或S6K1的活性,研究者发现可以延长实验动物的寿命,并减轻衰老相关的病理现象。这一发现为抗衰老治疗提供了新的研究方向。

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Fig.3Schematic of the role of the mTORC1-S6 kinase pathway in stress granule assembly and maintenance.

S6K1的潜在临床应用

抑制S6K1的活性有可能成为延缓衰老、延长健康寿命的重要策略。通过抑制S6K1,有可能减轻慢性无菌性炎症、改善代谢平衡,从而延缓与年龄相关的疾病进展。在肝脏健康方面,S6K1的抑制可能减少炎症因子的产生,减轻肝脏的慢性炎症。这不仅对延缓肝脏的衰老有重要作用,还可能有助于预防与衰老相关的代谢性疾病。

Fig. 4 S6K1 deletion attenuates age-related liver pathology
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Fig. 4 S6K1 deletion attenuates age-related liver pathology

S6K1抗体的开发前景

基于S6K1在多种生理和病理过程中的重要性,开发针对S6K1的抗体已成为抗癌、抗肥胖以及抗衰老研究的热点。S6K1抗体不仅可以作为研究工具,用于深入探索S6K1在细胞信号传导、蛋白质合成和疾病发展中的作用,还可以作为潜在的治疗手段来调节S6K1的活性。

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上图为现有在研S6K1相关药物管线,其中默克公司的rupatasertib(DIACC-3010)是其中进展药物之一,已进入临床III期当前,针对S6K1的抗体开发主要集中在以下几个方向:

治疗性抗体开发:通过阻断S6K1的活性,治疗性抗体有望抑制肿瘤细胞的增殖和生长,减缓癌症的进展。同时,针对S6K1的抗体还可能用于治疗与衰老相关的疾病,如慢性无菌性炎症或代谢紊乱。

诊断性抗体开发:S6K1抗体可以用于检测肿瘤、代谢疾病或衰老过程中S6K1的异常表达,从而帮助医生进行早期诊断和病情监测。这些抗体可以被应用于组织切片分析、血液检测或其他生物标志物检测技术中。

研究工具的开发:除了治疗和诊断,S6K1抗体在基础研究中也有广泛应用,如Western Blot、免疫沉淀、免疫组织化学和流式细胞术等实验中,用于研究S6K1在不同细胞类型和组织中的功能。

未来,随着抗体技术的发展,针对S6K1的抗体将更加精确和有效,这不仅将推动基础研究的进展,还可能带来新的临床治疗选择。S6K1抗体的开发将继续在癌症、肥胖和衰老相关疾病的研究和治疗中发挥重要作用.

写在文末

总的来说,S6K1通过调控SASP,在减轻衰老相关炎症方面展现了巨大的潜力。随着我们对S6K1及其在衰老中的作用机制的深入理解,它可能成为抗衰老治疗的重要靶点之一。未来的研究将进一步揭示其在不同生理和病理条件下的功能,为开发新的抗衰老药物提供科学依据。

通过这项研究,我们不仅加深了对衰老机制的理解,还为未来的抗衰老治疗提供了新的思路。这无疑将对提高人类的健康寿命产生深远影响。

参考文献:

[1]Dann, Stephen G et al. “mTOR Complex1-S6K1 signaling: at the crossroads of obesity, diabetes and cancer.” Trends in molecular medicine vol. 13,6 (2007): 252-9. doi:10.1016/j.molmed.2007.04.002[2]Mo, Hongnan et al. “S6K1 amplification confers innate resistance to CDK4/6 inhibitors through activating c-Myc pathway in patients with estrogen receptor-positive breast cancer.” Molecular cancer vol. 21,1 171. 30 Aug. 2022, doi:10.1186/s12943-022-01642-5