AT2细胞

这些结果表明，一部分与衰老相关的基因表达变化在AT2细胞起源和从中产生的LUAD肿瘤之间共享，并且这些变化在肿瘤进展的不同癌细胞状态中持续存在。

此外，衰老导致AT2细胞在总肺上皮细胞池中的比例逐渐减少（扩展数据图1k,l），这表明随着年龄的增长，AT2细胞的数量比其他肺上皮细胞下降得更多。

tdTomato+AT1细胞的百分比（AT1标志物podoplanin+tdTomato+）相对于tdTomato+AT2细胞的数量（SPC+tdTomato+）。

综合这些结果表明，衰老抑制了AT2细胞的干细胞特性。

这一发现表明，衰老通过细胞内在机制抑制了AT2细胞的干细胞特性和肿瘤发生。

这一结果表明，AT2细胞干细胞特性的丧失导致年老肺部肿瘤发生潜力的降低。

与体内实验类似，年老AT2细胞的转化效率显著受损（图1g），即使调整了年老和年轻AT2细胞之间肺泡类器官形成的基线差异也是如此（扩展数据图2b）。

这种差异并非由于慢病毒转导效率的差异，无论是在体外还是体内，年老和年轻AT2细胞的慢病毒转导效率都是相似的（扩展数据图2c,d）。

f，用tdTomato标记的年老和年轻AT2细胞谱系追踪的示意图（左）和定量（右）（n=5只年轻和3只年老小鼠）。

与年轻小鼠相比，年老小鼠在肿瘤数量和整体肿瘤负担上显示出显著减少（扩展数据图1g,h），尽管年老和年轻小鼠的AT2细胞在体内发生Eml4–Alk融合事件的频率相似（扩展数据图1i）。

值得注意的是，年老和年轻小鼠的AT2细胞中几乎不存在与衰老相关的β-半乳糖苷酶活性，尽管在年老小鼠的肺部观察到非上皮衰老细胞的增加（扩展数据图1n）。

同时收集了野生型老年小鼠和年轻小鼠的AT2细胞进行分析。

在AT2和LUAD细胞之间共享的与衰老相关的基因表达签名中（图2a），Nupr1和Lcn2是由DNMT1i在年轻小鼠的AT2细胞中诱导的前几个基因（图4d，扩展数据图9b,c和补充表9）。

这一结果表明，AT2细胞干细胞特性的丧失导致年老肺部肿瘤发生潜力的降低。

确认我们的体外结果，转铁蛋白结合的铁或靶向Nupr1的短发夹RNA（shNupr1）部分逆转了老年小鼠体内高氧损伤后AT2细胞自我更新能力的降低，但对年轻AT2细胞的自我更新有害（图2h–j和扩展数据图5g）。

衰老降低AT2细胞的肿瘤生成能力

图1：年老的AT2细胞表现出再生和肿瘤生成的内在潜力降低。

我们展示了衰老通过过度激活NUPR1–脂钙蛋白-2轴来打破这种平衡，导致AT2细胞功能性铁不足和对铁死亡的抵抗。

总之，我们的结果表明，与老化相关的NUPR1–脂质运载蛋白-2轴过度激活导致功能性铁缺乏，这抑制了老年AT2细胞的转化和干细胞特性，同时使其对铁死亡产生抵抗。

通过化学或遗传抑制谷胱甘肽过氧化物酶-4（GPX4）诱导铁死亡，损害了年轻AT2细胞的体外肿瘤球形成能力，而老年AT2细胞则表现出抵抗（图3g和扩展数据图6f,g）。

图3：NUPR1通过脂笼蛋白-2驱动老年AT2细胞功能性铁不足和铁死亡抵抗。

最后，我们注意到，尽管与年龄相关的NUPR1—脂钙蛋白-2轴的诱导在AT2细胞中抑制了干细胞性和肿瘤发生，但NUPR1和脂钙蛋白-2可能在晚期癌症进展中通过促进老年人的铁死亡抵抗赋予生长优势。

此外，liproxstatin-1治疗逆转了化学抑制NUPR1对年轻AT2细胞转化的抑制作用（扩展数据图6h）。

Lcn2敲除增加了老年AT2细胞的肿瘤球形成能力，并抑制了年轻AT2细胞的转化（图3c,d），基本上重现了Nupr1敲除的表型（图2g和扩展数据图4e）。

同样地，对NUPR1进行靶向处理时，老年和年轻AT2细胞在体外转化试验中以及野生型原代AT2细胞体内外都表现出Lcn2的抑制（扩展数据图5k–n）。

2,5-DHBA进一步抑制了老年体外转化AT2细胞的生长，而年轻转化AT2细胞的生长则因2,5-DHBA补充而增加（扩展数据图5b）。

因此，这些增强子与低甲基化相关活性的增加共同可能足以解释我们在老年AT2细胞中观察到的Nupr1表达增加。

来自老年个体的人AT2细胞显示出NUPR1和脂钙蛋白-2（LCN2）表达增加（图5a和扩展数据图12b）。

用去铁胺（DFO）螯合铁削弱了老年小鼠KP-Cas9AT2细胞在遗传或药理学靶向NUPR1情况下肿瘤球形成的增加（扩展数据图4i,j）。

值得注意的是，可变和总铁的基础水平在老年AT2细胞中高于年轻细胞（扩展数据图5e,f），这表明老年AT2细胞对铁的需求增加，铁的错误定位或储存铁的动员效率低下。

与这一概念一致的是，补充老年AT2细胞以转铁蛋白结合的铁或柠檬酸铁铵（FAC）在体外转化试验中促进了肿瘤球形成（扩展数据图4k,l）。

然而，针对老年AT2细胞的Nupr1靶向促进了体内外的肿瘤启动（图2d和扩展数据图4e）。

鉴于DNA甲基化作为老化的主要特征之一的重要性，我们研究了DNA甲基化在AT2细胞和癌细胞共享的老化相关基因表达变化中的作用。

Lcn2cDNA完全消除了在敲除Nupr1的细胞中对AT2细胞转化和铁摄取的救援作用（图3e和扩展数据图6b）。

此外，liproxstatin-1治疗逆转了化学抑制NUPR1对年轻AT2细胞转化的抑制作用（扩展数据图6h）。

与年轻小鼠相比，年老小鼠在肿瘤数量和整体肿瘤负担上显示出显著减少（扩展数据图1g,h），尽管年老和年轻小鼠的AT2细胞在体内发生Eml4–Alk融合事件的频率相似（扩展数据图1i）。