細胞老化は個体老化・加齢性疾病の発症・進展に深く関与することが知られている。近年、老化細胞が炎症性サイトカインやケモカイン、成長因子を分泌するSASPという現象を介して、周囲の微小環境下に影響 を与えることでがんの発生や進展を促進することも報告されている。しかし、がん微小環境における生体内の老化細胞の種類や特徴については明確に解明されていない。そこで本年度は、生体内においてp16陽性細胞の動態や特性を単一細胞レベルで解析可能なp16-CreERT2 tdTomato マウスを用いて、p16陽性の老化線維芽細胞が加齢とともに蓄積し、炎症を伴うがん関連線維芽細胞を構成し、膀胱がんモデルで腫瘍成長を促進することを明らかにした。加齢マウスの膀胱を用いた単一細胞RNAシークエンシングにより、p16陰性線維芽細胞よりもp16陽性線維芽細胞でCxcl12の発現が高いことやプロテオスタシスに異常を示すことが分かった。さらに、マウスとヒトにおいて、Smoc2、Gucy1a1、Cxcl12、Crispld2、Gas1、Lumの高発現がp16陽性老化がん関連線維芽細胞の特徴であることを同定した。重要なことに、p16陽性の老化線維芽細胞の特徴は、進行性および非進行性膀胱がん患者の年齢と不良な予後と関連した。
一方、脂肪組織は、成熟脂肪細胞、間質細胞、内皮細胞、さまざまな免疫細胞を含む複数の細胞種から構成される、内分泌およびエネルギー貯蔵臓器です。脂肪組織の老化は、代謝機能障害の病態形成に寄与しており、その原因は脂肪前駆細胞（APCs）と免疫細胞とのクロストークによって誘導されると考えられているが、その分子的なメカニズムは不明な点が多い。p16-CreERT2 tdTomato マウスを用いた解析から、老齢M2マクロファージ由来のTGF-βがAPCsの老化を誘導し、生体内における脂肪分化を阻害することを示した。p16陽性の老化APCsは加齢に伴って増加し、脂肪分化能を喪失した。リガンド－レセプター相互作用の解析により、M2マクロファージがTGF-βの供給源であり、老化APCsがその受容側であることが明らかになった。実際、APCsにTGF-β1を処理すると、ミトコンドリア由来のROSを介したDNA損傷を通じて老化表現型が誘導された。さらに、TGF-β1を精巣周囲白色脂肪組織に注入すると、APCsにおいて脂肪分化能が抑制されるとともに、線維化関連遺伝子およびp16の発現が誘導されました。同様の精巣周囲白色脂肪組織の萎縮は、がん悪液質においても、APCsの老化によって観察された。