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    衰老研究动物模型全解析:从机制到抗衰老药物研发

    衰老研究动物模型全解析:从机制到抗衰老药物研发

    January 12, 2026
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    衰老成为疾病研究的新底层逻辑

    全球正以前所未有的速度进入深度老龄化社会。多项流行病学研究表明,人口老龄化已成为慢性病负担和多病共存的重要驱动因素。肿瘤、心血管疾病、神经退行性疾病、自身免疫病及代谢性疾病,均与衰老进程高度耦合[1]

    图1:全球人口老龄化的流行病学趋势[1]

    随着研究深入,衰老逐渐被视为一种可解析、可干预、可调控的生物学过程。围绕“衰老标志物”的理论体系不断成熟,细胞衰老、DNA 损伤修复、炎症性衰老、免疫衰老及 mTOR 相关代谢通路被系统揭示,为抗衰老干预和新药研发奠定了坚实基础[2]

    衰老表型与行为学特征:从分子到功能的系统刻画

    在动物模型中,衰老呈现出稳定且可重复的表型特征。

    整体层面,常见变化包括毛发脱落与变白、体重增加、尿量升高及血糖水平下降,反映机体代谢与稳态调控能力的下降。

    在分子与细胞层面,衰老可通过多种经典标志物进行量化评估,包括 SA-β-gal 染色阳性增强,p16、p21 等细胞周期抑制因子上调,Lamin B1 下调,以及 DNA 损伤与 DDR 信号激活、SASP 因子异常分泌,并伴随 PI3K–FOXO–mTOR 等关键通路失衡[2]

    图2:基于多重标志物的三步法衰老细胞检测流程[2]

    在此基础上,行为学实验为评估衰老相关功能性改变提供了可靠手段。通过 Morris 水迷宫、条件性恐惧记忆、新物体识别等标准化测试,可系统评估动物在学习记忆、空间认知和反应能力方面的变化。研究显示,随着年龄增长,动物在任务完成效率与记忆保持能力方面普遍下降,反映中枢神经系统和认知功能的衰老过程[3]

    从自然衰老到加速衰老:动物模型是理解衰老的关键工具

    作为深耕基因编辑与动物模型平台的企业,百奥赛图围绕衰老研究构建了覆盖自然衰老、加速衰老及衰老相关疾病的系统化动物模型体系,为衰老机制解析、靶点验证及抗衰老药物的体内评估提供稳定支持。

    百奥赛图开发了当前主流的衰老研究动物模型及行为学平台,主要包括以下几类:

    自然衰老模型:真实但周期较长

    以老龄 C57BL/6 小鼠为代表,自然衰老模型能够系统呈现体重变化、免疫功能下降、行为能力衰退及肌力减弱等多维衰老表型,适用于长期机制研究和疗效验证。

    不同年龄小鼠对抗PD-1抗体治疗反应的影响

    将小鼠结肠癌MC38细胞分别以1×10⁵(A)或 5×10⁵(B)的剂量皮下接种于年轻组、中年组和老年组小鼠。当肿瘤体积增长至约80–100 mm³时,对小鼠进行分组,并分别给予PBS或抗PD-1抗体处理。在1×10⁵接种剂量条件下,抗PD-1单克隆抗体可抑制所有年龄组小鼠的肿瘤生长,其中老年组的抗肿瘤效果最为显著(A)。然而,在5×10⁵接种剂量条件下,抗PD-1抗体仅在年轻组小鼠中表现出抑制肿瘤生长的效果,在中年组和老年组小鼠中未观察到明显的肿瘤抑制作用(B)。

    老龄C57BL/6JNifdc小鼠的行为学测试

    老龄与年轻C57BL/6JNifdc小鼠的握力测试结果。
    与年轻对照组相比,老龄C57BL/6JNifdc小鼠(18月龄,雄性,n=10)在前肢握力测试中表现出显著降低的握力水平,提示随年龄增长出现明显的肌肉力量下降。
    数据以均值 ± SEM表示,采用t检验进行统计分析。

    生长曲线、血液学分析、生物化学分析、免疫细胞亚群分析、DC细胞诱导的NK细胞活化、旷场实验、高架迷宫实验、新物体识别实验、Y 迷宫实验、握力测试等更多数据欢迎与我们联系。

    加速衰老模型:快速放大关键机制

    Klotho KO(系统性早衰模型)B-hLMNA*G608G(早衰/骨质疏松模型) 等,通过在基因层面进行精准干预,可在短时间内快速复现骨质疏松、皮肤萎缩、血管钙化、脂肪萎缩等典型衰老表型,为靶点验证与衰老相关信号通路研究提供高效、可靠的体内研究工具。

    B-hLMNA*G608G小鼠骨微结构的Micro-CT分析

    纯合B-hLMNA*G608G小鼠骨微结构进行了Micro-CT分析。
    显示了野生型C57BL/6JNifdc小鼠(n = 3,雄性,11 周龄)与纯合B-hLMNAG608G 小鼠(n = 3,雄性,11 周龄)松质骨的代表性Micro-CT图像(A)。对小梁骨体积分数(Tb.BV/TV)、小梁厚度(Tb.Th)、小梁骨矿物质密度(Tb.BMD)以及小梁骨矿物质含量(Tb.BMC)进行了定量分析(B)与野生型小鼠相比,纯合 B-hLMNAG608G小鼠的Tb.BV/TV、Tb.Th 和 Tb.BMC均显著降低,提示其小梁骨结构发生退变或丢失,这一表型与骨质疏松的特征改变一致。
    数据以均值± SEM表示。统计学显著性:*P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001。

    B-Klotho基因敲除小鼠的Micro-CT分析

    纯合B-Klotho基因敲除小鼠的全身Micro-CT成像

    与野生型C57BL/6JNifdc小鼠相比,纯合B-Klotho基因敲除小鼠的体型明显更小。
    数据以均值± SEM表示。*P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001

    纯合B-Klotho基因敲除小鼠股骨与胫骨长度的Micro-CT分析

    在纯合B-Klotho基因敲除小鼠中,股骨和胫骨的长度均明显缩短。
    数据以均值 ± SEM表示。*P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001。

    B-Klotho基因敲除小鼠脂肪细胞萎缩的组织病理学特征

    纯合B-Klotho基因敲除小鼠背部皮肤及皮下脂肪组织的组织病理学分析。
    H&E染色切片显示,与野生型C57BL/6JNifdc小鼠(+/+,7 周龄,1 只雄性、1 只雌性)相比,纯合B-Klotho基因敲除小鼠(−/−,7 周龄,1 只雄性、1 只雌性)背部皮肤出现明显病理改变,包括点状痂皮形成、角化过度,且皮下脂肪层不可见(A)。H&E染色的皮下脂肪组织显示,与野生型C57BL/6JNifdc小鼠相比,纯合B-Klotho 基因敲除小鼠出现脂肪细胞萎缩(B)。比例尺:200 μm。

    B-Klotho基因敲除小鼠血管钙化的组织病理学分析

    纯合B-Klotho基因敲除小鼠主动脉和肾组织的组织病理学分析

    H&E染色切片显示,与野生型C57BL/6JNifdc小鼠(+/+,7 周龄,1 只雄性、1 只雌性)相比,纯合B-Klotho基因敲除小鼠(−/−,7 周龄,1 只雄性、1 只雌性)的主动脉(A)和肾脏(B)组织出现明显病理改变,包括主动脉及肾血管的钙化。比例尺:60 µm.

    人源化与疾病相关模型:连接衰老与具体适应症

    将衰老背景与肿瘤、免疫、代谢及神经系统疾病模型相结合,是推动衰老研究向临床转化的重要路径。

    Nature 于 2024 年发表研究指出,IL-11 随年龄增长显著上调,并在多系统层面驱动机体衰老进程;抑制 IL-11 信号可改善代谢与肌肉功能,并延长哺乳动物健康寿命。基于该研究背景,IL-11 / IL-11RA 人源化小鼠模型为评估人源化抗体及衰老干预策略提供了高度相关的体内研究工具(衰老相关数据敬请期待)。

    抗人IL11RA抗体在HFMCD诱导的NASH模型中的体内疗效评估

    抗人IL11RA抗体可显著抑制B-hIL11/hIL11RA雄性小鼠的肝脏损伤。

    示意图展示了B-hIL11/hIL11RA小鼠的给药和建模流程。小鼠随机分组,分别喂养 STD或HFMCD饮食6周(n = 8)。在喂养1周后开始给予由客户提供的 抗人IL11RA抗体 治疗,实验结束后采集肝组织进行分析(A)。与STD对照组(G1)相比,模型组(G2)中F4/80⁺细胞显著增加,提示在 B-hIL11/hIL11RA小鼠中成功建立了NASH模型。与模型组(G2)相比,抗人IL11RA抗体治疗组中F4/80⁺细胞明显减少(B)。模型组(G2)的α-SMA阳性面积显著升高,而抗人IL11RA抗体治疗后(G3)明显降低,表明该抗体在抑制肝脏损伤和纤维化进程方面具有显著疗效(C)。

    数据以均值± SEM表示。STD:标准饲料;HFMCD:高脂、低蛋氨酸和胆碱缺乏饮食。

     

    B-hCOL1A1B-hCOL1A2 和B-hCOL3A1基因人源化小鼠可作为人源胶原蛋白体内评价模型,用于重组人源胶原植入材料及相关疾病药物的免疫学与毒理学研究。该系列模型在内源性小鼠启动子调控下稳定表达对应的人源胶原蛋白,并阻断小鼠同源基因表达,能够真实模拟人体胶原在皮肤、血管及结缔组织中的分布与生理功能,为胶原类生物材料的生物相容性、安全性评估及细胞外基质相关疾病研究提供更具临床相关性的动物模型支持。

    蛋白表达分析

    欢迎与我们联系,了解更多衰老模型相关数据。

    参考资料:

    [1] Chen, X., Li, Y., Zhang, W., et al. (2019). Klotho: A novel and early biomarker of kidney disease. Disease Markers, 2019, Article 4598167. https://doi.org/10.1155/2019/4598167

    [2] Gorgoulis, V. G., Adams, P. D., et al. (2019). Cellular senescence: Defining a path forward. Cell, 179(4), 813–827. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.10.005 

    [3] Chen, C.-D., et al. (2021). Klotho in neurodegenerative diseases: Pathophysiology and therapeutic potential. Frontiers in Aging Neuroscience, 13, 697621. https://doi.org/10.3389/fnagi.2021.697621