柳叶刀子刊 | 想要长寿？免疫细胞是关键！解放军总医院队列+多组学研究：NK细胞年轻化特征铸就百岁老人‘免疫盾牌'！
2025-09-30
中科新生命
18衰老，是一个谁都无法避免，却又充满奥秘的生命历程。它悄悄伴随着我们的一生，也是许多慢性疾病悄然出现的背后推手。近年来，世界人均寿命不断延长，百岁老人越来越多——他们，仿佛握有健康长寿的“密钥”，成为科学家眼中“成功老龄化”的鲜活样本。然而，过去受限于研究规模，我们对百岁生命背后的生物学机制仍知之甚少。
9月12日，来自中国人民解放军总医院的研究团队在柳叶刀子刊《eBioMedicine》上发表名为“A comprehensive single-cell atlas of three centenarian cohorts unveils unique natural killer cell signatures and enhanced mutual interactions among peripheral immune cells”的研究文章，整合中国海南、江苏及日本三地的百岁老人的单细胞测序数据，绘制出这些“超级寿星”独特的免疫系统图谱。研究发现，百岁老人体内的免疫细胞组成与我们普通人有所不同：B细胞和CD4+ T细胞比例下降，而自然杀伤细胞（简称NK细胞）却明显增多——更令人惊讶的是，这些NK细胞还表现出“超年轻”的活性和战斗力。也就是说，长寿并不只是命运的馈赠；在这群百岁老人身体里，或许正藏着一支“特别能战斗”的免疫护卫队。正是这支队伍，默默守护着他们的健康高龄，延缓了衰老的步伐。这项发现不仅刷新了我们对长寿生物学机制的认识，也为未来开发延缓免疫衰老、促进健康老龄的新策略，提供了宝贵的科学线索。
技术方法
scRNA-seq、TCR-seq、基于质谱流式的单细胞蛋白质组。
研究结果
1. 基于scRNA-seq的百岁老人外周免疫细胞谱系分析
通过对来自中国海南临高、江苏如皋及日本三个队列的31名百岁老人（CENs）、17名百岁老人后代（COs）以及26名年龄匹配对照（CTs）的外周血单个核细胞（PBMCs）进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析（图1A-B），研究发现三组之间在CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞和NK细胞的比例上存在显著差异，且长寿后代组（COs）表现出介于百岁老人组（CENs）与对照组（CTs）之间的中间表型。
与对照组相比，百岁老人组中B细胞（P<0.05）、CD4⁺ T细胞（P < 0.001）和黏膜相关恒定T细胞（MAIT细胞，P< 0.01）的频率显著降低，而NK细胞（P<0.01）及增殖性T/NK细胞（P<0.01）的频率则显著升高（图1C-D）。与长寿后代组相比，百岁老人组在主要免疫细胞簇的频率上表现相似，但MAIT细胞数量显著减少（P<0.01）。为进一步验证上述发现，研究采用飞行时间质谱流式技术（CyTOF）对细胞比例进行检测，结果与scRNA-seq数据高度一致（图1E-F）。这些结果系统揭示了百岁老人群体及其后代相较于普通对照组在外周免疫细胞构成方面的显著变化，为理解健康长寿状态的免疫特征提供了详细的数据支持。
图1 百岁老人外周免疫细胞图谱特征
2. 各免疫细胞类型亚群的功能改变
在T细胞群体中，与对照组相比，百岁老人中CD4⁺ CTLs的比例显著上升，而幼稚CD4⁺ T细胞（CD4⁺ Tn）和促炎性的CD4⁺ Th17细胞比例则明显下降（图2 A-B）。而CD4⁺ Th17细胞通常与炎症性衰老相关，其在百岁老人中的比例降低，可能有助于解释该群体炎症水平较低的现象。拟时序分析结果显示，百岁老人来源的CD4⁺ T 细胞普遍处于更晚期的分化状态，并表现出向CD4⁺ CTL亚群发展的倾向(图2 C-D)。同时，百岁老人组的CD4⁺ T细胞中细胞毒性相关基因（如GNLY、GZMA、GZMH）和抗原呈递相关基因（如HLA-DRB5、HLA-DRB1）表达上调，而与幼稚T细胞功能相关的基因（如LEF1）则表达下调。
类似的，在CD8⁺ T细胞中也观察到显著的功能强化现象。百岁老人不仅细胞毒性CD8⁺ T细胞（CD8⁺ CTLs）和CMC1⁺ CD8⁺ T细胞亚群的比例显著高于对照（图2 E-F），其效应分子表达谱也显示出一致趋势：包括GZMA、GZMB、GZMH、PRF1在内的细胞毒性基因，以及HLA-DRA、HLA-DQA1等MHC分子基因均显著上调。
图2 百岁老人的T细胞与年轻对照组相比的变化
与典型免疫衰老过程中CD8⁺ 毒性T细胞逐渐耗竭的经典认知不同，该研究发现百岁老人可能通过发展出一套独特的T细胞重塑模式，维持甚至增强其细胞毒性功能，从而有效应对年龄相关挑战，为健康长寿提供免疫基础。
3. 比例增加的NK细胞展现独特的功能变化
对NK细胞进行亚群分析发现，NK 细胞的四个亚群之间并未展现出显著的比例变化（图3A），但关键转录因子，包括RUNX3和KLF4在百岁老人组中显著上调，而FOS则显著下调（图3B）。其中RUNX3直接控制编码穿孔素（Perforin）和颗粒酶（Granzymes）等关键细胞毒性分子的基因表达。通过对体外刺激后的NK细胞进行分析，研究人员发现，百岁老人NK细胞中颗粒酶B阳性细胞的比例显著增加，而穿孔素阳性细胞的百分比没有显著差异（图3C-D），这些结果表明，与年轻对照组相比，百岁老人的 NK 细胞具有更强的细胞毒性。
图3 百岁老人的 NK 细胞具有更强的细胞毒性和不同的膜受体表达模式
NK细胞的细胞毒性受到膜上激活受体和抑制受体之间平衡的严格调控，研究团队评估了主要受体的mRNA表达变化，发现百岁老人组NK细胞的抑制性受体基因KLRC1（编码NKG2A）和其伙伴基因KLRD1（编码CD94）出现上调（图3E）；但流式结果却出现了矛盾的结果：尽管CD94表达增加，但关键的抑制性受体NKG2A却显著下降。这种转录与蛋白水平看似矛盾的现象，可能揭示了百岁老人NK细胞一种精妙的免疫调节策略——即在分子机制上为功能增强做好准备的同时，实际降低了细胞膜表面关键的抑制性信号的输入，从而使其免疫监视功能更易于被激活，最终显著增强了其细胞毒性功能。
图4 百岁老人关键细胞亚群之间的细胞间通讯
这些增强的互作机制与百岁老人体内细胞毒性T细胞比例上升、幼稚T细胞减少的免疫特征相结合，共同揭示了一个高度优化的细胞间通讯系统，这种高效的“团队合作”是其维持强大免疫监视、抵御年龄相关威胁并实现健康衰老的重要基础。
研究小结
总的来说，本文利用多组学技术分析了三个百岁老人队列的数据，鉴定了百岁老人队列独特的免疫特征。百岁老人的免疫细胞表现出增强的细胞毒性、细胞因子产生和抗原呈递能力。具有相对年轻免疫特征的NK细胞比例增加，这些NK细胞与T细胞亚群相互作用，并通过调节MHC-I、CD99和MIF信号来促进T细胞功能。总之，这些发现加深了我们对健康衰老独特免疫机制的理解，同时也为干预与年龄相关的免疫疾病以促进健康衰老提供了策略。
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上海中科新生命生物科技有限公司（APTBIO）创立于 2004 年，由原中国科学院上海生命科学研究院蛋白质组研究中心孵化而来，是国内质谱多组学应用领域的开拓者。公司以 “AI + 质谱多组学” 双核驱动创新，构建智能化组学生态。拥有自主知识产权的质谱检测平台与 AI 大数据分析系统，聚焦科技服务、生物医药及大健康消费三大领域，为全球科研机构、医院、药企提供从基础研究到临床转化的一站式解决方案。融合多组学技术与人工智能，围绕生物标志物发掘、药物靶点筛选及个性化诊疗等方向，构建具有国际竞争力的组学数据库与算法模型，推动转化医学进程，加速创新药物研发，成为推动生命科学数字化升级的核心引领者。
