华科大唐玉涵团队《自然·通讯》：基于高内涵筛选的天然产物——灵芝酸A预防细胞衰老并延长健康寿命

全球人口老龄化趋势日益严峻，对老年健康维护和医疗成本控制提出重大挑战。无论是年龄增长还是外界诱因导致的衰老过程中，没有任何器官能独善其身，机体功能下降往往呈现出“牵一发而动全身”的连锁反应。因此，以预防机体衰老的方式来应对全球人口结构的重大变化迫在眉睫。

细胞衰老是机体老化和年龄相关疾病的关键驱动因素，靶向衰老细胞已成为当前主流的抗衰老策略。其中促凋亡类药物Senolytics虽受关注，然而，此类药物的有效性受限于细胞类型，且在杀死衰老细胞中可能存在不良反应。从预防的角度推迟或减少细胞衰老形成同样具有良好的抗衰老效应。但由于目前的筛选存在靶点单一、指标单一、模型单一、后续验证不足等限制，预防性抗衰老药物还未被充分开发与应用。因此，筛选广谱有效、低毒性天然产物以预防细胞衰老，可丰富当前的抗衰老策略，对促进健康老龄化具有重要意义。

2025年3月25日华中科技大学公共卫生学院唐玉涵教授团队在《Nature Communications》杂志在线发表了题为“High-content screening identifies ganoderic acid A as a senotherapeutic to prevent cellular senescence and extend healthspan in preclinical models”的工作。该研究以预防细胞衰老为核心切入点，依托大型天然产物文库，创新性地构建了一套多维度高内涵筛选体系，为天然产物在抗衰老领域的研究提供了高效、系统化的技术平台。更为重要的是，该研究成功筛选出一种具有显著抗衰老潜力的天然活性分子——灵芝酸A（GAA）。通过跨物种及多模型的多重验证，证实了GAA在减少衰老细胞累积、改善器官功能、增强运动能力及维持代谢稳态方面的显著效果，并评估了其体内外的安全性，为其作为抗衰老干预的开发奠定了坚实的理论基础。此外，该研究结合人类蛋白组芯片等前沿药靶筛选技术，揭示了GAA通过直接结合TCOF1蛋白调控核糖体稳态，进而抑制细胞衰老的全新分子机制。

为筛选高效低毒的预防衰老天然产物，研究团队建立了一套高内涵筛选系统，旨在经过三轮严格筛选，从805种候选化合物中锁定关键抗衰老成分。1）自动化初筛：以IMR-90细胞复制衰老模型为对象，采用PerkinElmer高内涵成像系统，对每孔细胞45个区域进行全自动扫描，通过多维度分析（细胞数量、核面积、细胞形态、SA-β-Gal阳性率等），从805种化合物中发现112种化合物可显著减少衰老标志物SA-β-Gal阳性细胞，其中47种效果突出（抑制率超30%）。2）多模型复筛：在第二轮筛选中构建了四种人脐静脉内皮细胞（HUVECs）衰老模型，即复制衰老、过氧化氢（pO2）诱导的氧化应激衰老、依托泊苷诱导的基因毒应激衰老和混合应激衰老，通过检测LDH释放量、细胞数量等指标，进一步验证化合物的广谱抗衰效果。第二轮筛选发现12种化合物表现优异。3）扩浓度三筛：最终在MEF和L02细胞衰老模型中，采用梯度浓度测试，确保化合物在有效性和安全性上的最佳平衡。最终筛选发现GAA在较广浓度（0.1-100 μM）下均可预防衰老，且毒性低于同类候选化合物。此筛选模式建立跨细胞类型、多诱导方式的衰老评价体系，利用智能化图像分析算法，实现单个细胞水平的多参数同步分析，多维度识别衰老细胞特征（图1）。

图1 预防细胞衰老的高内涵筛选

研究团队进一步在10种自然衰老细胞模型中证实，GAA能普遍减少SA-β-Gal阳性细胞（降幅5-65%）。在线虫模型中，GAA以剂量依赖性方式延长中位寿命（最高8%）和最大寿命（最高26%）。在辐照诱导的早衰小鼠中，GAA具有显著的预防衰老能力，与达沙替尼加槲皮素组合给药的作用相当。在自然衰老小鼠（16月龄）长达6个月的干预中，GAA增加老年小鼠24月龄时的预期寿命约13天，相当于人类在69岁时的预期寿命增加了1年多；衰弱指数降低20%；衰老标志物（p53/p21/p16）显著减少（图2）。在高脂饮食肥胖小鼠中，GAA减少心脏、肝脏、肾脏等器官的衰老细胞积累，改善肥胖导致的骨量流失和肌力下降。并且，研究特别验证了GAA的安全性：长期干预未引起中年小鼠肝肾功能异常，且不激活年轻细胞或癌细胞增殖。

图2 GAA改善老年小鼠衰老表型

机制上，通过蛋白组学分析衰老小鼠心脏、肾脏及衰老细胞模型发现，GAA能显著改善衰老相关的核糖体功能衰退。功能实验表明，GAA可提升衰老细胞中受损的蛋白质翻译活性，但对正常细胞无过度激活作用。利用rRNA转录抑制剂（CX-5461）和翻译阻断剂（CHX）以及基因沉默实验，发现GAA通过调节核糖体生物发生和翻译功能维持核糖体稳态，从而预防细胞衰老，且该效应在多种细胞中均存在（图3）。该研究揭示GAA通过"核糖体稳态调控"延缓衰老的分子机制，为开发精准抗衰老干预策略提供了新靶点。

图3 GAA调控核糖体稳态预防细胞衰老

最后，研究团队采用HuProt™ 20K人类蛋白质芯片筛选技术，从2万余种人类蛋白中鉴定出345个为GAA潜在结合蛋白，其中核糖体相关蛋白TCOF1以1.91的高结合信号脱颖而出。分子对接分析显示，GAA与TCOF1具有-5.8 kcal/mol的强结合能，并通过细胞热迁移实验（CETSA）证实了二者的直接相互作用。进一步发现，敲低TCOF1会使衰老细胞核糖体功能丧失90%，并完全阻断GAA的抗衰效果。然而，GAA无法改变TCOF1表达量，而是维持其磷酸化水平。DARTS实验证实，GAA既能抵抗蛋白酶对TCOF1的降解，又能防止磷酸酶引发的去磷酸化。综上，GAA通过稳定pTCOF1维持核糖体稳态，从而预防细胞细胞衰老。

图4 GAA靶向TCOF1调控核糖体稳态及细胞衰老

【全文总结】

该研究通过高内涵筛选平台，从805种天然产物中鉴定出关键预防细胞衰老分子——GAA，首次系统证实GAA具有跨物种、多器官抗衰老作用，其独特的核糖体稳态调控机制为抗衰老干预策略研发提供了新靶点。相较于现有抗衰药物，GAA在广谱性、安全性和改善健康寿命方面展现出显著优势，为老龄化社会健康管理提供了重要理论支撑。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58188-5