刘南｜First-in-class表观转录标志物有望建立生理衰老检测标准

随着人口老龄化程度日益加深，疾病谱也从发育、传染类向慢性、退行性疾病变迁，如心血管系统疾病，内分泌系统疾病、神经退行性疾病等。衰老标志物是可以指示系统、器官、组织、细胞层面衰老相关结构或功能退变的生理、生化及分子指标。

发现可靠且敏感的衰老标志物，有助于衰老程度的评估预警、衰老相关疾病的诊断及衰老干预效果的评价，进而推动基础和转化医学研究，满足未被满足的临床需求，积极应对这一面向人类共同体的严峻挑战。建立准确评估机体衰老状况和疾病风险的新型分子诊断技术和国家十四五战略规划中的“全人群全生命周期健康管理”的战略目标不谋而合。

在此背景下，上海观龄基因科技有限公司（以下简称“观龄基因”）于 2021 年 12 月成立。该公司致力于打造新型衰老相关的分子诊断科技平台，推出以“NAD-RNA”表观转录标志物的衰老相关分子诊断技术，首次实现分子诊断技术与抗衰老市场（医疗级和消费级）的有效融合。近日，生辉对其创始人兼首席科学家刘南博士进行了专访，聊了聊 NAD-RNA 生物标志物所蕴含的“生命密码”。

刘南于美国宾夕法尼亚大学获得生物学博士学位，任中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心研究员、博士生导师。20 年来，他长期聚焦衰老领域的机制研究和技术创新，建立了从细胞到模式动物完整成熟的多组学技术平台，开发了具有独立自主知识产权的生物标志物。2022 年，他以创始主任身份建立上海衰老机制交叉研究重点实验室（上海市科委直属省级实验室），并参与国家老年疾病临床医学研究中心的中国人群衰老相关分子检测标准的建立。

（来源：受访者提供）

集遗传、代谢双重信息的生物标志物

“突破生命上限”，是刘南正在进行的一项“难而正确”的研究。其中的重点之一便是寻找能够真正标记衰老的生物标志物。

“衰老的终点是死亡。在对人类及其他灵长类动物的研究中，若以绝对寿命作为衡量抗衰老效果，等待的时间未免过长。但若有一种能够指示生理衰老的生物标志物，我们就可以在早期看到衰老的变化趋势。”刘南解释道。

随着刘南的一篇技术创新文章“ONE-seq：epitranscriptome and gene-specific profiling of NAD-capped RNA”被 Nucleic Acids Research 期刊接收，基于 NAD-RNA 表观转录标志物的新型分子诊断技术揭开了神秘面纱。

“这个生物标志物的发现，经历了漫长的过程。与衰老紧密相关的领域通常是遗传学，某个突变引起的基因过表达或缺失，从而导致绝对寿命的改变。”然而，按照这一思路探索多年，刘南意识到“其实这对于人类延缓衰老并没有多少实质性帮助，因为无论在伦理上还是在实际操作可行性上，都无法应用在人类自身上。”于是他将目光转向其他方法，“其中，代谢物组合研究是我们很注重的一个方面。”

随着年龄增长，人体内多种代谢物水平呈下降趋势。“通过人为补充下降的代谢物，理论上可以改善机体健康状态、延缓衰老进程，从而实现寿命延长。”聚焦于这一方向后，刘南注意到单一代谢物 NAD。

NAD 是细胞中最重要的辅酶之⼀，其表达水平与自然衰老和衰老相关疾病（包括但不限于心血管系统疾病、神经退行性疾病、肌肉退行、皮肤老化）紧密关联。“这一代谢物很有趣。它在衰老过程中显著下降，在很多疾病过程中则会断崖式下降。另一方面，若通过人为干预将其水平提高，尤其在衰老和疾病的模型中，可以改善许多衰老相关症状，恢复健康。”

因此，NAD 有望成为一种衡量生理衰老或伴随疾病的分子指标。“但作为单一代谢物，它只能提供单一维度的信息，这限制了对信息的全面解读。”刘南举例解释，“比如，一个与 NAD 变化有关的信息，可能与心血管系统也可能与神经退行性疾病有关，而单一的 NAD 检测无法提供这种分诊信息。”

此时，NAD 通过共价结合修饰 RNA 这一现象的发现，为揭示生理衰老进程及自然衰老向衰老相关疾病演化提供全面的、可阅读的生命信息。

“从基因组 DNA 到 RNA 再到蛋白质，RNA 是位于这个链条中的信息承载体。RNA 的修饰，也称为表观转录修饰，是一种在基因表达水平上叠加代谢物变化的修饰。比单一代谢物包含了更多维度的细微信息。”

NAD 成为一种修饰 RNA 的“标记”。人类细胞中会有约 2000 个 RNA 含有 NAD 修饰。因为 NAD 随增龄下降，NAD 修饰的 RNA（NAD-RNA）亦发生相应的变化，NAD-RNA 至少提供三个全新维度的生命信息可供解读：1. 哪些 RNA 会发生 NAD 修饰？2. 哪些 NAD-RNA 会发生特征性的变化，如修饰丰度显著升高或降低？3. 对单一基因转录本，发生修饰的 RNA 和未发生修饰的 RNA 之间的比例会发生哪些特征性的变化？这些新增维度的生命信息像指纹图谱一样，为我们精准表征个体生理衰老和衰老相关疾病提供了全新的视角。

▲图 | NAD-RNA 捕捉流程（来源：受访者提供）

有了 NAD-RNA 这门“利器”，观龄基因顺势而生。该公司将代谢物标记与高通量基因测序技术结合，创立了衰老相关分子检测平台。刘南对此进行了介绍。

前端的操作十分简单，只需抽取 3 毫升的外周血，血样结合一种特殊试剂，室温可保存 12 小时；血样被送往检测平台进行后端批量处理，捕捉 NAD-RNA，并对其进行高通量测序，24 小时内即可得到全血样本中 NAD-RNA 的生命信息。

已在心血管系统疾病上进行临床人体试验

目前，观龄基因已在上海长征医院完成了首次临床人体试验，检测 NAD-RNA 生物标志物在自然衰老人群队列中的动态变迁与评估效应。

受试人群分为年轻组、中年组和老年组。试验结果显示 NAD-RNA 可以敏锐地反映个体生理衰老进程。随后，对 NAD-RNA 水平异常的个体者进行体检，发现 NAD-RNA 的特征性变化与心血管系统疾病密切关联，显示 NAD-RNA 可特异性表征泛心血管系统疾病。

之所以称“泛心血管系统疾病”，刘南说，“目前 NAD-RNA 仍处于 0 到 1 的分诊阶段，下一阶段，我们将围绕心血管系统疾病展开临床适应症的研究，找到具体适应症与 NAD-RNA 的强关联，从而实现对泛心血管系统疾病的精准分型。”

多级分诊模式不仅可用于大健康市场的筛查，也有助于院内不同适应症的诊断。在现阶段，较于传统诊断方法，人们为何选择 NAD-RNA 诊断技术呢？刘南以儿童急性心肌炎与血管斑块为例，说明了 NAD-RNA 诊断技术的优势所在。

临床上儿童急性心肌炎的现有诊断标准特异性并不高，像肌动蛋白的异常上升并非急性心肌炎独有，在心肌梗死中也会出现。如此会混淆不同适应症的诊断，也会影响后续对症治疗的有效性。作为现有临床金标准，儿童急性心肌炎须采用心脏穿刺这种有创方式，病人依从度极低；儿童急性心肌炎短时间内会致死，对于确诊的时效性有很高的要求。而 NAD-RNA 诊断技术能实现精准分型，且具有无创早期诊断的特性。

血管斑块临床上可通过核磁检测，但斑块的稳定性需要侵入式造影评估。不稳定的斑块脱落会引发脑栓塞，心肌梗死等严重后果。因此一种能动态监控斑块稳定性的无创检测方法是临床的强需求。NAD-RNA 诊断技术可填补传统诊断空白，及时感知到血管斑块稳定性变化，快速指导后期的干预措施。

另外，抗衰老科技产品的疗效评估，如 NMN 保健品、干细胞抗衰等，NAD-RNA 诊断技术可有效评估抗衰效果，从而帮助消费者调整抗衰方案，实现精准抗衰的自我管理。

检测技术快速迭代，突破口在临床适应症

创立一年以来，观龄基因进行了对 NAD-RNA 检测方法的迭代、临床试验验证、专利防火墙构建与大数据积累四个方面的工作。

据刘南透露，目前 NAD-RNA 诊断技术已迭代至第三代，方法灵敏度更高，检测血样更微量（3 毫升外周血）；在可预见的未来，采血样会降至 100 微升，真正实现滴血检测的限值。“采血量越低，受试者的接受度越高；该项技术就越能得到市场的快速认可，这也是观龄基因持续努力降低采血量的原因。”

过去的一年，观龄基因递交了“方法学”、“关键酶基因序列优化改造和特种合成工艺”等四项国内专利和一项国际专利，以及“表观转录修饰 NAD-RNA 组学数据分析”的软件著作权；“升级版表征方法”和“基于人 NAD-RNA 生命信息”拟申请国内/国际专利 2-3 项。

刘南说道，其 NAD-RNA 检测技术处于绝对前沿。“我们的技术全球领跑，会很快掀起抗衰老领域的一波热点。”因此，观龄基因在专利布局的同时，也十分注重技术壁垒的夯实，在前期数据的积累与研发效率上保持领先。

▲图 | 观龄基因远景规划（来源：受访者提供）

观龄基因的远景规划是打造上游科技分诊台，其业务定位于两方面：衰老相关退行性疾病的极早期预警及临床诊断标准；老龄健康的保险增值服务、体检服务及抗衰产品的疗效评估。

作为一个科技创新型公司，观龄基因更加侧重衰老相关临床适应症的精准表征，“这是一个远远未被满足的临床需求”。该公司计划在 2023 年开展 25~30 个衰老相关适应症的普筛，聚焦到可表征适应症的、具有高特异性和敏感度的强关联生物标志物；与此同时发掘新生物标志物，并最终形成商业化的检测试剂盒，填补常规诊断空白。“分子诊断方法的研发将占公司 80% 的工作量。同时观龄基因会不断推出适用于老龄大健康市场的检测产品。”

对于进入老龄大健康市场、开展多元化老龄健康市场检测服务，刘南认为这将是一个循序渐进的过程。“从高端市场入手，精准选择客户群，结合其自身需求提供定制检测方案，或融入高端体检、保险业务中。”

观龄基因还计划在 2023 年自建具有临床检验资质的检测实验室、启动 NAD-RNA 检测试剂盒 GMP 级规模生产、启动人外周血 NAD-RNA 检测方法医疗器械证的申请、进一步完善团队等。”

在衰老相关领域，由于技术的门槛效应，以硬科技为驱动的公司稀缺。不过，时代曙光已现，美国 Calico，由 Google 和制药巨头 AbbVie 共同出资，致力于抗衰老新技术的开发；初创公司 Altos，已经从硅谷的超级富豪和波斯湾的石油资金中获得超过 30 亿美元的资金；“细胞重编程”技术的发明人、日本京都大学山中伸弥曾在采访中表示：“只要向成体细胞中添加四种‘山中因子’蛋白质，就能诱导成体细胞逆转和恢复到干细胞的初始状态。”“健康长寿一定是人类科技发展的必经之路，我们是面向夕阳的朝阳产业，观龄基因方向正确，我们需要做的就是踔厉奋发勇毅前行。”刘南说。