对人类衰老生物学机制的探索缺乏合适的模型，而啮齿动物中发现的年轻化效应是否以及多大程度上能转化为人类，仍属未知。本文报道了一种基于人类诱导多能干细胞（iPSC）的微生理系统，在异时性人类血清存在下模拟白色脂肪组织-肝脏轴，以研究人类的衰老与年轻化。我们揭示了衰老和年轻化在功能和分子标志上的变化，并探索了人类组织衰老可塑性的未知生物标志物和机制，以及潜在的年轻化策略。该微生理芯片在4天内重现了人类数十年衰老过程中出现的衰老相关标志，包括基因表达的老化性偏移和氧化性DNA损伤。我们发现了人类衰老中未知的信号网络、脂肪衰老对肝脏的连锁效应、衰老的性别多态性以及组织的年龄记忆，并开发了一种用于生物年龄预测的定制机器学习模型。将异时性人类血清与微生理系统相结合，可以快速建立人类组织衰老模型，发现临床相关机制和生物标志物，并测试抗衰老策略。
十亿人年龄在60岁及以上，占全球人口的10%，预计到2050年将达到22%，这已在全球范围内造成紧迫的医疗和社会挑战。白色脂肪组织（WAT）表现出较早的衰老起始，并导致系统性代谢紊乱，包括肝脏通过门静脉直接暴露于内脏脂肪的脂肪因子。因此，更好地理解WAT-肝脏轴在中年即可出现的年龄相关变化，对于开发延缓系统性衰老及多种年龄相关疾病进展的治疗方法至关重要。
目前，人类临床研究和啮齿动物衰老模型都高度耗时，唯一的例外是小鼠的异时性血液交换，这是一种无法直接转化为人类衰老研究的侵入性操作。考虑到不同物种间的不一致性，人类体外模型在研究异时性血液交换的关键机制方面更具临床相关性，但在维持肝细胞和脂肪细胞的活力和功能方面面临挑战，并且常常缺乏再现器官间相互作用的能力。基于原代人类细胞的系统还面临可重复性、可扩展性和遗传操作手段有限的问题。基于人类iPSC的方法可以克服这些限制，但生成功能性iPSC来源的脂肪细胞并将其与肝细胞互连的功能技术直到最近才得以开发。
在这里，我们研究了血液异时性对人类iPSC来源的WAT-肝脏轴微生理系统（MPS）的影响，这是我们最近开发的临床前动物替代系统，符合FDA现代化法案2.0的倡导。我们的微型化人类功能组织体外模型将所需血清体积（通常来自老年捐赠者）减少了2-3个数量级。我们发现，来自老年供体（>62岁）的人类血清在4天内建立了衰老标志，准确代表了人类体内需要数十年才能完成的衰老过程。此外，互连的WAT-肝脏MPS允许连续培养基灌注，并能模拟器官间相互作用。我们揭示了衰老从脂肪向肝脏的传播机制以及人类衰老可塑性的机制，通过这种新型的人类芯片上衰老方法加深了对这一基本过程的理解。
结果
WAT MPS和肝脏MPS由人类血清诱导衰老，以及衰老脂肪对肝脏的促衰老效应
将hiPSC衍生的MPS（iADIPO和iHEP MPS，也简称为WAT和肝脏MPS）用含5%老年男性或女性人类供体血清（>62岁）的人血浆样培养基（HPLM）灌注4天，我们称之为老年循环环境（OCM）。或者，将MPS暴露于性别匹配的年轻供体（21-34岁）血清以建立年轻循环环境（YCM）。我们评估了多个衰老标志，包括细胞衰老、氧化性DNA损伤、炎症基因表达，以及衰老相关脂肪祖细胞标志物LIFR的表达变化，以及WAT和肝脏代谢的几个关键分子和功能特征。结果表明，OCM在WAT和肝脏MPS中快速而稳健地建立了多种衰老表型，既有通用特征也有组织特异性特征。
关于衰老的通用标志，OCM处理后的人类组织衰老增加，表现为衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色增强、CDKN1A和CDKN2A表达升高，以及通过免疫荧光强度和ELISA定量检测到的p16核定位及总蛋白水平增加。我们检测到更高水平的衰老相关分泌蛋白（SASP，TNF、IL-6）表达和分泌。通过8-OHdG测定，氧化性DNA损伤也在WAT MPS中被OCM强烈诱导，在肝脏MPS中观察到类似但较弱的趋势。
接下来，我们检查了脂肪和肝脏的代谢标志物及功能。与YCM相比，OCM诱导了脂肪生成和脂肪脂质代谢的标志物（PPARG、FABP4、LPL、HSL），以及肥胖/衰老相关脂肪因子（LEP）和内脏脂肪库特征（即更高的EBF2）。此外，OCM不仅增加了脂质合成，还提高了WAT和肝脏MPS对外源性脂肪酸的摄取。在肝脏MPS中，OCM诱导了脂肪生成主调节因子SREBP1c表达升高的趋势。
除了脂质代谢，葡萄糖代谢也受到OCM的干扰，表明存在胰岛素抵抗状态：胰岛素调节的肝脏糖异生标志物PCK1增加，胰岛素诱导的脂肪葡萄糖摄取和肝脏葡萄糖生成调节均受损。值得注意的是，与无血清的常规MPS培养基相比，YCM和OCM以相反方向驱动了WAT MPS基因（CDKN2A、CDKN1A、LIFR、TNF、IL6、FABP4、LPL、HSL、EBF2）和TNF分泌，以及肝脏MPS基因（CDKN1A、SREBP1c、PCK1）。
重要的是，YCM和OCM还根据血清供体的性别建立了二态性模式。在WAT MPS中，这包括脂肪生成标志物、脂肪因子、胰岛素敏感的葡萄糖和脂质代谢的差异基因表达，以及炎症和皮下脂肪生成的性别差异趋势。同样，暴露于男性YCM的肝脏MPS相比女性YCM的MPS表现出更高的炎症、脂肪生成和衰老。
衰老诱导的内脏脂肪组织脂肪因子和代谢物分泌功能障碍直接通过门静脉影响肝脏。我们通过首先在WAT MPS中建立对YCM或OCM暴露的细胞记忆，然后将脂肪芯片与未处理的肝脏MPS通过从WAT到肝脏的单向灌注（使用基础HPLM培养基）互连，重现了这一过程。数据显示，经过OCM预处理的WAT MPS（而非YCM预处理的）迅速在肝脏MPS中诱导了衰老标志，包括更高的IL6、CDKN2A、PCK1和SREBP1c表达，衰老，以及胰岛素抵抗（表现为肝葡萄糖生成增加和脂质积累增加）。有趣的是，这种连锁的肝细胞功能障碍与OCM驱动的肝脏MPS衰老表型在关键衰老、炎症和葡萄糖代谢特征基因上有所不同。
为了进一步剖析这些芯片上衰老模式的蛋白质组驱动因素，我们使用了稳定表达甲硫氨酰-tRNA合成酶突变体（MetRSL274G）的hiPSC系衍生的WAT MPS，用于生物正交非经典氨基酸标记（BONCAT）。该系统允许将叠氮基正亮氨酸（ANL）掺入新合成的蛋白质中，然后通过叠氮基团的点击化学进行检测。使用这种方法，我们发现OCM迅速促进了新蛋白质合成，同时激活了炎症信号通路。相反，YCM诱导了促进细胞增殖的生长因子群体、发育途径和核心稳态生物过程。值得注意的是，OCM下的蛋白质组输出变化也反映了在自然衰老和联体共生研究中广泛观察到的年龄相关基因表达下降。
综上所述，这些结果建立了一个快速、性别特异的人类体外衰老系统，使用人类iPSC衍生的脂肪细胞和肝细胞，在OCM处理4天内，显示出衰老的关键特征，包括伴随炎症/SASP标志物分泌的衰老、氧化性DNA损伤、胰岛素敏感性降低以及葡萄糖和脂质代谢失调。此外，OCM暴露建立了一种细胞记忆，即使在持续暴露于OCM消失后，也能将衰老相关的功能障碍从一个组织传播到另一个组织。
芯片上衰老基于全基因组转录组学密切重现自然人类衰老
对经4天血清处理的WAT MPS进行了批量RNA测序分析。主成分分析（PCA）区分出由YCM和OCM分组的两个特征聚类。差异分析表明，芯片上的人类血清异时性影响了生物医学相关且已知的年龄特异性基因表达模式：免疫-组织相互作用和炎症调节因子、代谢、衰老标志物如ADP-核糖基转移酶活性、胞质DNA传感、DNA损伤、寿命相关TORC2、细胞命运和增殖调节因子以及组织重塑因子。
为了确定芯片上衰老是否忠实再现了人类衰老的模式，我们将RNA-seq数据与GTEx的人类皮下脂肪组织（SAT）数据库进行了比较。我们发现，在人类研究和异时性WAT MPS之间，前10个重叠的基因本体（GO）术语一致，并且重要的是，表明OCM中炎症增加和YCM中代谢过程改善。
在更严格的生物医学相关性测试中，我们将YCM与OCM下脂肪MPS的绝对年龄与人类脂肪供体的实际年龄进行了比较。为此，我们开发了一种基于转录组的人类WAT年龄预测机器学习（ML）模型。该方法避免了转录特征选择的偏差，最小化了任意误差，并且具有全面性：它每输入包含数百到数千个转录特征，足以涵盖所研究的衰老生物标志物数量。该机器学习流程设计为普遍适用于WAT衰老研究。模型在GTEx数据库中随机选择的70%样本上训练，并根据性别和脂肪库分别训练；在剩余30%上测试，男性SAT准确率为90%，女性SAT为92%；男性内脏脂肪组织（VAT）为97%，女性VAT为94%。接下来，我们使用在SAT人类数据库上训练的模型来预测用YCM与OCM灌注的WAT MPS的生物年龄。我们发现hiPSC衍生组织年龄迅速向血清供体年龄趋同。
总之，芯片上异时性血清快速建立的全局基因表达反映了人类群体的衰老模式，人类MPS的年龄受血清供体年龄的影响。
人类WAT衰老可塑性的生物标志物和机制
为了确认并推广我们的发现与人类衰老基本过程的相关性，我们对异时性MPS的RNA-seq与公共数据库CellGen、GenAge和Aging Atlas进行了更全面的比较。
首先，我们专注于识别在芯片上（YCM vs OCM）和体内（年轻 vs 老年人类）表现出相同差异的人类衰老生物标志物，即系统影响人类WAT衰老可塑性的保守决定因素。我们通过GTEx SAT数据库门控了衰老数据集的并集，得到24个重叠基因，其中11个也与我们的WAT-MPS RNA-seq重叠，这11个在人类群体中存在且在芯片上由人类血清4天内建立的衰老生物标志物。这些基因在GTEx中平均增加2.57倍，在OCM中相比YCM平均增加1.91倍，与MPS中人类组织衰老高度一致。确认了我们发现的重要性和扩展了对衰老的理解，这11个生物标志物包括中心枢纽基因CXCL8（IL8）、JUN、FOS、CDKN2A、IL6，以及衰老相关通路网络，如TNF、细胞衰老、NOD样和TGFβ/SMAD。
不仅芯片上衰老的全局mRNA水平与自然人类衰老相关，衰老的另一个标志——转录噪声也是如此。GTEx与MPS RNA-seq数据集的比较揭示了37个转录噪声生物标志物，这些标志物在老年人和暴露于OCM的WAT MPS中相比YCM有更高的标准差。这些转录噪声生物标志物加上10个STRING预测的伙伴基因，构成了系统调节的人类组织衰老可塑性的基础，有趣地提供了与mTOR和胰岛素信号的关键联系，并概述了在衰老研究中较少被研究的几个网络。在高级阈值下，5个波动最大的基因连同5个预测伙伴将mTOR信号通路确定为与衰老相关转录噪声增加的核心网络。
人类肝脏衰老的生物标志物和机制
脂肪组织在生命早期就开始衰老，并对其他器官系统（如肝脏）的衰老起到重要作用，这使我们能够比较肝脏衰老的两种诱导范式：直接血清暴露（YCM vs OCM处理肝脏）和通过OCM预处理的WAT与肝脏MPS互连的跨组织通信。我们发现血清异时性在脂肪和肝脏MPS中诱导了一些共同通路，包括细胞因子相互作用。对肝脏基因表达在血清异时性与异时性WAT-肝脏芯片中的初步转录组比较揭示了两者共享和独特的特征。
在严格的生物医学重要性验证中，这些数据集的衰老相关基因进一步与GTEx数据库中的人类肝脏衰老特征进行了比较。所有三种衰老背景都显示出一些重叠的GO术语，但两个肝脏MPS模型表现出不同的衰老特征。由OCM诱导的肝脏衰老与GTEx人类体内衰老数据共享代谢和氧化性DNA损伤特征，并具有TGF超家族信号。相反，由OCM处理的WAT诱导的肝脏衰老比直接OCM处理具有更明显的炎症衰老特征；重要的是，炎症术语也反映在体内GTEx肝脏数据中。人类肝脏的生物年龄预测模型性能有限，可能由于训练样本量小，仅略微区分了男性YCM和OCM处理的肝脏MPS的预测年龄。
基于与WAT MPS相似的工作流程，我们识别并比较了两种条件下肝脏MPS的衰老生物标志物。在表达水平上，单独由OCM诱导的8个衰老相关基因主要是生长因子，而由OCM预处理的WAT诱导的15个基因不仅包括生长因子，还包括炎症介质，最显著的是IL-6。两种条件共享CDKN2B，该基因独立于两个主要网络，但可与5个预测伙伴形成PPI网络，富集于TGFβ相关的衰老通路。聚焦于生物噪声，OCM单独条件显示出与mTOR信号的强关联，与WAT MPS中识别出的核心PPI网络一致，突出了mTOR失调作为异时性CMs的一个中心特征。相比之下，异时性CM预处理的WAT显示出染色体组分的维持和修复失调，而不涉及mTOR，考虑到异时性血清因子不再存在于培养环境中，这是一个合理的结果。
总之，我们描述了系统影响的人类组织衰老可塑性的关键生物标志物和机制，无论是在基因表达水平还是转录噪声水平。
对重要人类组织进行年轻化策略测试
MPS以其支持药物筛选的能力而闻名，但尚未应用于测试年轻化策略。在这里，我们使用人类芯片上衰老在两个关键方向进行药物筛选：衰老的减弱和衰老的逆转。在第一种方法中，WAT MPS在存在或不存在某些药物的情况下由OCM诱导衰老4天。在第二种药物逆转衰老的方法中，在OCM单独处理4天后，继续在OCM中处理4天，同时存在或不存在药物。作为衰老逆转方法的一种变体，我们还检查了稀释老年血清是否与药物协同作用。
所有四种药物在所有方案以及血清稀释均减弱了WAT MPS中衰老标志物CDKN2A的表达。然而，在持续存在OCM的情况下，并非所有衰老参数都被测试药物减弱，ALK5i和OT对脂肪生成的影响较弱。最稳健的年轻化，包括SASP减少和代谢参数改善，是在老年血清稀释与测试的长寿候选药物结合时观察到的。此外，在这种设置下，DQ和催产素强烈增加了胰岛素调节的葡萄糖转运蛋白GLUT4的表达，导致葡萄糖摄取试验中胰岛素敏感性的功能恢复。催产素在克服老年血清、减少衰老、减轻炎症、促进多种重要脂肪生成和功能标志物最高表达以及改善葡萄糖和脂质代谢方面最为有效。
为了测试转录组分析识别的调控节点的功能相关性，我们在脂肪细胞MPS中建立了基于小干扰RNA（siRNA）的敲低策略。基于我们的衰老标志分析，一个关键的衰老生物标志物CDKN2A（p16）成为核心调控节点，与衰老显示强关联，并通过上下游信号通路功能性地连接其他10个标志物。例如，CDKN2A敲低抑制衰老相关的细胞周期停滞，减弱SASP的旁分泌促衰老效应，并增强小鼠持久的代谢健康。为了测试这些p16相关的年轻化特征是否会在我们的人类芯片上衰老中显现，我们在OCM处理同时或之后进行了siRNA介导的CDKN2A敲低。在两种情况下，CDKN2A敲低显著减少了衰老表型并增强了代谢功能，在OCM去除后应用敲低时观察到更大的效应（图6d,e）。在两种情况下，CDKN2A敲低均显著减少了衰老表型并增强了代谢功能，其中在OCM去除后（即与血清稀释结合）应用敲低时观察到更大的疗效。
受异时性联体共生和异时性血液交换系统的启发，我们接下来检验了从OCM切换到YCM是否可以逆转芯片上WAT MPS和肝脏MPS的实验性衰老。MPS先用含5%老年供体血清的培养基连续灌注4天，然后切换到含5%年轻供体血清的培养基再灌注4天（OY）。对照组等时性MPS用含5%老年供体血清的培养基处理8天（OO）。
与OO相比，WAT MPS中的OY血清切换导致CDKN2A水平降低，代谢标志物GLUT4、FATP1和HSL水平升高，并伴有葡萄糖摄取试验中胰岛素敏感性的恢复以及脂肪酸摄取的减少。基于WAT MPS的批量RNA-seq，OY切换促进了免疫反应、代谢、细胞命运、组织重塑的转录组年轻化，恢复了CEBPB、CEBPD和SLC2A4（GLUT4）网络，并使TGFβ/Smad信号正常化，这表明脂肪生成、胰岛素敏感性、葡萄糖代谢和信号转导得到改善。将WAT MPS在YCM预处理后暴露于OCM（YO）与YY相比，诱导了促衰老特征，包括通过p53的DNA损伤反应，以及更高的肥胖和胰岛素抵抗模式。
对于肝脏MPS，从老年血清切换到年轻血清（OY）减少了几个炎症标志物（TNF、NFKB1、NFKB2）并降低了衰老（基于CDKN1A水平），与OO相比。葡萄糖代谢的关键标志物PCK1和脂质代谢的决定因子SREBP1c被减弱，伴随着更健康的生理反应：更少的葡萄糖产生、更好的胰岛素敏感性和更低的脂质积累。
总体而言，上述结果不仅表明人类组织衰老在芯片上快速诱导，而且还表明人类组织年轻化同样迅速，而且只有某些方法才能实现，从而能够对长寿疗法进行选择性筛选。
讨论
本研究提供了关于衰老可塑性、其可诱导性和衰减性的深入见解，并将这些概念应用于离体重要人类组织中的细胞类型。我们承认，WAT和肝脏分别由比脂肪细胞和肝细胞更多的细胞类型组成，因此WAT和肝脏MPS是对复杂组织的简化，但OCM驱动的这些人类iPSC衍生细胞的芯片上衰老准确地反映了生理体内的过程，与临床观察一致，同时显著提升了我们超越动物模型和细胞培养的理解。它揭示了人类系统性环境对健康、功能以及人类组织相互作用的关键年龄相关影响。发现的衰老属性，例如信号网络、脂肪衰老对肝脏的连锁效应、性别多态性和组织的年龄记忆，是使用先前方法难以或不可能揭示的，包括先前发表的动物替代衰老模型。
尽管性染色体被认为是性别二态性的主要驱动因素，但本研究证明，即使使用单个XY hiPSC系，血清供体的生物学性别也能引发性别二态性反应。据我们所知，这种在iPSC衍生脂肪细胞和肝细胞中诱导性别偏向基因表达的策略此前未见报道。此外，MPS中血清诱导的性别二态性转录组特征被发现是组织特异性的，并且与已发表的人类数据库进行基准测试时，确认了在人类WAT和肝脏中发现的性别特异性模式在芯片上得到了忠实重现。具体来说，女性血清WAT MPS中炎症和免疫调节通路更高，而代谢过程更低，但在男性血清肝脏MPS中观察到这种模式，这表明芯片上的性别二态性是由复杂的血清衍生因子驱动的，具有超出炎症细胞因子的组织特异性效应。
值得注意的是，SASP的扩展列表也揭示了性别偏向的衰老表型。在OCM与YCM条件下，男性MPS表现出更强的炎症标志物差异表达，表明衰老反应比女性更明显，尤其是在WAT MPS中。这与男性通常衰老更快、寿命更短这一公认的观察结果一致。然而，在相同的YCM条件下，女性WAT MPS表现出比男性WAT MPS更明显的促炎反应。
另一个性别特异性影响是，在女性血清处理的MPS中，OCM与YCM诱导的表型分辨率降低。这包括PCA中更广泛的分布、更高的转录噪声以及MPS年龄预测的准确性或可靠性降低。芯片上的这种性别差异与临床观察一致，即女性衰老更复杂、更多变且更难以预测，可能是由于激素波动、怀孕和更年期。此外，我们用于女性衰老表型的模型由于可用于机器学习的样本较少，预测能力预计较弱。有限的样本量凸显了皮下WAT是比肝脏更实用的模型训练和衰老预测组织，因为通过腹腔内手术采样肝脏比相对容易的皮下脂肪采样侵入性更强，风险更大。
MPS RNA-seq与人类转录组学（包括通过我们的ML年龄预测器）的全面比较表明，芯片上的受控衰老密切重现了体内的人类衰老。这改变了生物衰老的范式，减少了对时间流逝的依赖，并强调了循环环境在时间无关的诱导和减少人类组织衰老中的关键作用。
作为一个技术限制，我们应注意到我们的结果基于批量RNA-seq数据而非单细胞RNA-seq方法，因此使用群体噪声而非细胞间噪声来研究基因表达中的噪声。然而，鉴于目前缺乏成熟脂肪细胞的大规模单细胞RNA-seq数据集，我们的分析策略是目前的最佳选择。
除了基于转录组的年龄预测模型，利用蛋白质组学、代谢组学和成像模式的衰老时钟算法目前正在开发中。我们的系统能够通过分析微流控上的BONCAT从头蛋白质组学、流出培养基和显微镜来快速监测代谢物和细胞因子动态，从而在不中断MPS培养的情况下连续跟踪衰老过程。整合多种指标，包括流出培养基中的脂肪酸、葡萄糖和SASP因子，以及通过成像获得的细胞形态和细胞内脂滴尺寸，提供了正交验证并增强了活体MPS中衰老状态评估的精确性。
我们的系统显示，炎症细胞因子和生长因子，SASP的两个主要成分，是衰老的主要驱动因素，但它们在WAT和肝脏中的作用不同：OCM诱导的肝脏衰老表现出对生长因子的更强依赖性，而非炎症细胞因子。这伴随着通过TGFβ/SMAD通路的生长因子响应性细胞周期调节因子CDKN2B（p15）的激活，以及炎症抑制因子TNFAIP3（A20）的诱导，以抑制NF-κB通路。相比之下，WAT衰老显示出明显的炎症倾向，其特征是涉及即刻早期转录因子、衰老中心CDKN2A（p16）以及关键炎症触发因子、调节因子和SASP的衰老循环，这些因子加强自分泌衰老并传播旁分泌衰老信号。
TGFβ是一种在衰老过程中升高的生长因子和SASP成分，可能是区分WAT和肝脏衰老的核心调节因子，因为它抑制脂肪生成，同时与其它生长因子协同对肝细胞产生复杂效应。这一作用得到了我们的发现的有力支持：在WAT MPS中，YCM和OCM诱导了不同的基因型和表型结果，而在肝脏MPS中，两种条件一致地朝着增强发育和肝源性程序收敛。
有趣的是，OCM预处理的WAT引起肝脏衰老，其特征与OCM诱导的衰老相似，并且两个过程都接近体内衰老（重叠的GO术语以及表达和生物噪声的衰老生物标志物）。在暴露于OCM衰老WAT的肝脏中，生长因子和衰老相关调节通路以及炎症抑制因子TNFAIP3上调。然而，炎症衰老特征和促炎细胞因子/SASP也升高。基于OCM与YCM处理WAT的分泌组分析和TNF ELISA，异时性器官间特征是由于OCM衰老WAT分泌的SASP和YCM暴露的年轻WAT分泌的肝源性生长因子。
WAT炎症与衰老密切相关，但也可能由其他病理事件诱导，例如肥胖导致促炎性M1巨噬细胞的募集。尽管肥胖和衰老共享许多相似标志并相互促进，但对其差异的理解仍然有限。在这里，我们能够通过将芯片上衰老与由等基因iPSC衍生的M1样活化巨噬细胞驱动的芯片上炎症进行比较，扩展了这一重要主题。两种条件都表现出炎症特征；然而，在M1浸润后发生了具有强白细胞介素产生的WAT重塑，而OCM处理的WAT在转录和翻译过程中出现了严重改变，这在衰老和异时性联体共生中常见。这种方法突出了我们的系统区分炎症、衰老和肥胖的临床相关细节的能力。
虽然不全面，但我们测试了多种抗衰老策略，以证明我们的芯片上衰老系统在长寿药物发现应用中的价值。血清稀释虽然是一种简单的方法，但在去除衰老增加的系统性因子方面被证明非常有效，从而减弱了芯片上的衰老表型，并增强了额外干预措施的疗效。这一发现与临床对治疗性血浆交换作为新兴年轻化方式的兴趣日益增长相一致。具有逆转芯片上衰老功效的催产素，在小鼠体内显示出抗衰老效应：同时促进脂肪分解、减少炎症和纠正内脏脂肪重新分布。通过ALK5抑制TGFβ信号也在芯片上产生了强大的年轻化效应，与体内缓解TGFβ/SMAD3驱动的衰老以及同时在小鼠肌肉、肝脏和脑中实现年轻化一致。此外，在卓越的进化保守性和体内到MPS的保守性中，用催产素加Alk5i治疗已经衰老虚弱的老年小鼠，将其寿命和健康寿命延长了超过72%，有趣的是，仅在雄性中，并允许老年雄性和雌性小鼠运动而不出现心脏纤维化和炎症。
我们的WAT MPS表现出明显的衰老组织记忆，包括从表观遗传调控到持续衰老的复杂过程。尽管某些表型部分缓解，但衰老特征在OCM处理的WAT中在血清撤除后至少持续4天，如OO对照与稀释条件所示。这种保留的衰老记忆通过循环培养基以旁分泌/内分泌样方式传播到互连的肝脏MPS，导致在OCM处理的WAT MPS中独特观察到的表型，但在OCM处理的肝脏MPS中不存在。这种记忆的持续性可能也解释了异时性微流控条件下YCM的年轻化效果减弱，以及OCM促衰老影响的降低。这些现象与在人类WAT中观察到的肥胖记忆相似，即使在肥胖减轻后，组织仍易发生长期炎症和胰岛素抵抗。同样，尤其是在婴幼儿和儿童时期的肥胖史，使得体重更容易反弹且更难减重。
通过血液因子诱导衰老的一个局限性是单个供体之间血清成分的变异性。在我们的初步研究中，我们观察到这种变异性在肥胖率高的地区样本中尤为明显。为尽量减少这种偏差，我们选择了撒哈拉以南非洲人群的血清样本，该地区平均肥胖率保持在15%以下。同样，其他混杂因素，如药物使用、饮食习惯和生活方式，可能进一步影响衰老诱导的结果。从积极的角度看，这种变异性为在未来工作中使用更大的供体库和具有高实验可扩展性的平台，研究由地理、遗传和生活方式驱动的队列特异性效应提供了机会。鉴于人类血清可用性的实际限制，我们微型化且成本效益高的系统为这种未来探索建立了受控人类组织芯片上衰老的关键参数。
总的来说，我们希望我们前景广阔的芯片上衰老方法将促进研究以进一步理解人类衰老，提供对异时性血清交换的机制见解，并在具有高度人类相关性的临床前模型中发现和测试抗衰老策略。
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