端粒酶活性尿液源性干细胞：抗衰老再生解决方案 - 干细胞与抗衰老

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端粒酶活性尿液源性干细胞：抗衰老再生解决方案

Highlights

●端粒酶活性尿液源性干细胞展现出增强的增殖能力和卓越的分化潜能
●尿液源性干细胞填补了实验室研究与临床应用之间的转化空白
●尿液源性干细胞对多系统年龄相关疾病展现出广泛的治疗潜力
●患者源性尿液源性干细胞为个性化医疗和药物发现提供了理想平台

摘要

衰老是一个复杂的生理过程，会导致多种病理状况，并构成重大的社会经济挑战。干细胞疗法通过端粒维持和细胞再生等机制，为干预衰老提供了有前景的途径。然而，传统的干细胞来源通常存在侵入性采集、伦理问题、安全风险和高成本等限制，阻碍了其临床应用。相比之下，尿液源性干细胞(USCs)为再生医学提供了一个有吸引力的替代方案。独特的是，USCs包含两个不同的细胞群：具有高端粒酶活性(TA)和长端粒的细胞，以及具有低或不可检测TA的细胞。值得注意的是，端粒酶活性USCs的独特存在为解决端粒损耗（生物衰老的主要标志之一）提供了新途径，并具有重要的转化老年科学意义。与缺乏TA的骨髓或脂肪组织来源的干细胞不同，USCs通过常规排尿无创获取，显著减少了患者的不适和伦理问题。此外，与诱导多能干细胞(iPSCs)相比，USCs具有较低的致瘤风险，且操作更为简单，简化了其临床应用路径。USCs展现出强大的增殖能力、广泛的分化潜能和增强的安全性，使其非常适合应对年龄相关的组织退化和功能衰退。临床前研究已证明其在缓解年龄相关疾病和通过疾病建模与药物发现促进个性化医疗方面的有效性。虽然基于USCs的疗法仍处于早期开发阶段，但其独特特性——特别是具有强大端粒酶活性的USCs——使其成为对抗年龄相关衰退的再生医学中一个可及且有前景的平台。

引言

衰老是生理功能随时间的进行性衰退过程(Kroemer et al., 2025)，是多种年龄相关疾病的主要风险因素(Dujon et al., 2025, Koyuncu et al., 2025)。随着全球人口老龄化，其对社会、经济和文化的影响日益深远。尽管衰老研究是多学科的，但寻求有效的抗衰老策略仍然是关键重点，而干细胞提供了重要前景（图1）。

干细胞凭借其自我更新和分化能力，在衰老过程中发挥着关键作用。干细胞数量减少、功能下降和可塑性降低导致组织退化和修复能力受损(López-Otín et al., 2023)。因此，基于干细胞的干预措施，利用端粒延长、细胞再生、直接补充和免疫调节等机制，有望减轻衰老的影响并延长健康寿命。然而，传统干细胞来源面临着显著的转化挑战，包括侵入性获取、高成本、伦理问题和潜在的安全隐患。实验室研究与临床应用之间的这一差距凸显了探索替代干细胞来源的必要性。

尿液源性干细胞(USCs)作为解决年龄相关疾病的引人注目的解决方案出现，提供了优于其他干细胞类型的独特优势。作为体液来源干细胞之一，USCs通过常规排尿无创获取，消除了与骨髓或脂肪组织采集相关的侵入性手术(Huang et al., 2023, Goff et al., 2025, Yu et al., 2024)。这种易于获取的特点对可能体弱或有合并症的老年患者尤为重要，这些合并症可能排除侵入性手术。此外，与携带致瘤风险并需要复杂重编程的诱导多能干细胞(iPSCs)不同，USCs被认为更安全且更易于转化。重要的是，USCs展现出强大的增殖能力和多谱系分化潜能，使其非常适合应对年龄相关的组织退化和功能衰退。

衰老过程的核心是端粒损耗，它随着每次细胞分裂而逐渐发生，最终导致细胞衰老和组织功能障碍，而过度的端粒酶活性有助于缓解这一进程。此外，干细胞的端粒酶活性(TA)状态与其再生能力和治疗潜力直接相关。值得注意的是，USCs包括两个不同的亚群：一个以高端粒酶活性(USC-TA+)和长端粒为特征，另一个表现出低或不可检测的端粒酶活性(Shi et al., 2022)。USC-TA+细胞具有增强的细胞寿命和增殖潜力。与骨髓来源干细胞(BMSCs)和脂肪来源干细胞(ASCs)等固体组织来源干细胞相比，它们的固有延长复制能力、强大的分化能力和易于获取的特点，使其成为老年个体细胞移植和组织修复的理想候选者(Huang et al., 2023, Goff et al., 2025, Yu et al., 2024)。

此外，USC-TA+细胞对疾病建模和药物测试具有不可估量的价值。它们的延长寿命支持开发年龄相关疾病的长期体外模型，使能够详细研究疾病进展和治疗反应。通过促进生理相关衰老模型的创建，USC-TA+细胞有潜力加速有效抗衰老疗法的开发。对于药物筛选，USC-TA+细胞提供了一个一致且特征明确的细胞平台，提高了功效评估的可重复性和准确性。

从衰老的生物学基础出发，本综述深入探讨了干细胞介导的抗衰老机制，并全面总结了干细胞在衰老研究中应用的现有局限性。在此基础上，我们提出了USC-TA+作为一种新型且有前景的抗衰老治疗工具的广阔前景。此外，本综述系统地整合了关于USCs及其衍生物在细胞治疗、疾病建模和药物测试方面的最新临床前研究进展，旨在促进对USCs临床转化的更多关注。

章节内容

端粒损耗

端粒是线性染色体末端的保护帽，随着每次细胞分裂而缩短(Shay and Wright, 2019)。端粒的长度对细胞基因组稳定性至关重要，因为当端粒缩短到一定程度时，它们会被识别为DNA损伤的一种形式，触发DNA损伤反应(Hewitt et al., 2012)。这种反应通过诱导细胞周期抑制剂来阻止细胞增殖(Herbig et al., 2004)，最终导致细胞衰老或

干细胞特性及其在抗衰老干预中的潜力

在不断发展的生物医学研究领域中，干细胞无疑已成为衰老研究领域的一个光辉焦点。它们的重要性不仅在于其生物学特性，还在于它们对设计有效对策以应对衰老和年龄相关疾病带来的复杂而日益增长的挑战所具有的深远意义（图3）。

干细胞当前应用概述

经过多年研究，干细胞研究已取得显著进展，逐渐从实验室研究过渡到临床应用。目前，干细胞主要应用于三个领域，包括：干细胞治疗、疾病建模和药物筛选。在这些领域中，干细胞都展现了相当大的潜力。

作为一种有前景的治疗方法，干细胞治疗现已进入临床实践。干细胞在

尿液源性干细胞及其衍生物：再生医学的新前沿

自我们团队于2008年首次鉴定以来(张 et al., 2008a)，尿液源性干细胞(USCs)作为衰老研究领域的新工具已获得越来越多的关注。与传统干细胞资源不同，USCs代表一类从排泄尿液中分离的多能干细胞子集，符合间充质干细胞的定义。由于其易获取性、高产量、安全性和多能分化能力，USCs代表了一种理想的干细胞来源（图4）。同样，USCs

利用尿液源性干细胞对抗衰老

基于USCs的上述优势，这些细胞在细胞治疗领域具有巨大潜力。经过十多年的发展，现在许多研究都集中在USCs在年龄相关疾病治疗中的应用上。从神经系统到生殖系统，USCs已在影响各种生理系统的疾病中显示出治疗效果。

疾病建模和药物测试已成为快速发展的领域中

展望与结论

人口老龄化已成为全球趋势，给全球医疗保健系统带来重大挑战。随着老年人口比例的增加，年龄相关疾病的发病率相应上升。干细胞治疗被广泛认为是应对老龄化社会多方面健康挑战的关键策略。通过端粒延长、细胞再生、干细胞补充和免疫调节等机制，干细胞

基金支持

作者感谢以下资金支持：美国国家过敏和传染病研究所、美国国立卫生研究院提供的联邦资金，合同号：NIH/HEI R21EY035833；NIH/HIAID R21AI152832，R03 AI165170；NIH/NIDDK R21DK071791；NIH/R56DK100669；2024/2025年转化团队科学试点奖，转化眼科和视觉研究中心(TrEVR)，维克森林医学院(WFSM)；2024年试点研究资助，眼科银行协会