Abstract Senescent cells accumulate with age in multiple tissues and may cause age‐associated disease and functional decline. In vitro, senescent cells induce senescence in bystander cells. To see how important this bystander effect may be for accumulation of senescent cells in vivo, we xenotransplanted senescent cells into skeletal muscle and skin of immunocompromised NSG mice. 3 weeks after the last transplantation, mouse dermal fibroblasts and myofibres displayed multiple senescence markers in the vicinity of transplanted senescent cells, but not where non‐senescent or no cells were injected. Adjacent to injected senescent cells, the magnitude of the bystander effect was similar to the increase in senescence markers in myofibres between 8 and 32 months of age. The age‐associated increase of senescence markers in muscle correlated with fibre thinning, a widely used marker of muscle aging and sarcopenia. Senescent cell transplantation resulted in borderline induction of centrally nucleated fibres and no significant thinning, suggesting that myofibre aging might be a delayed consequence of senescence‐like signalling. To assess the relative importance of the bystander effect versus cell‐autonomous senescence, we compared senescent hepatocyte frequencies in livers of wild‐type and NSG mice under ad libitum and dietary restricted feeding. This enabled us to approximate cell‐autonomous and bystander‐driven senescent cell accumulation as well as the impact of immunosurveillance separately. The results suggest a significant impact of the bystander effect for accumulation of senescent hepatocytes in liver and indicate that senostatic interventions like dietary restriction may act as senolytics in immunocompetent animals.

Abstract Cancer survivors suffer from progressive frailty, multimorbidity and premature morbidity. We hypothesize that therapy-induced senescence and senescence progression via bystander effects is a significant cause of this premature ageing phenotype. Accordingly, the study addresses the question whether a short anti-senescence intervention is able to block progression of radiation-induced frailty and disability in a pre-clinical setting. Male mice were sub-lethally irradiated at 5 months of age and treated (or not) with either a senolytic drug (Navitoclax or dasatinib + quercetin) for 10 days or with the senostatic metformin for 10 weeks. Follow up was for one year. Treatments commencing within a month after irradiation effectively reduced frailty progression (p<0.05) and improved muscle (p<0.01) and liver (p<0.05) function as well as short-term memory (p<0.05) until advanced age with no need for repeated interventions. Senolytic interventions that started late, after radiation-induced premature frailty was manifest, still had beneficial effects on frailty (p<0.05) and short-term memory (p<0.05). Metformin was similarly effective as senolytics. At therapeutically achievable concentrations metformin acted as a senostatic neither via inhibition of mitochondrial complex I, nor via improvement of mitophagy or mitochondrial function, but by reducing non-mitochondrial ROS production via NOX4 inhibition in senescent cells. Our study suggests that the progression of adverse long-term health and quality-of-life effects of radiation exposure, as experienced by cancer survivors, might be rescued by short-term adjuvant anti-senescence interventions.

Biologics, including monoclonal antibodies (mAb), have proved to be effective and successful therapeutic agents, particularly in the treatment of cancer and immune-inflammatory conditions, as well as allergies and infections. However, their use carries an inherent risk of an immune-mediated adverse drug reaction. In this study, we describe the use of a novel pre-clinical human in vitro skin explant test for predicting skin sensitization and adverse immune reactions. The skin explant test was used to investigate the effects of therapeutic antibodies, which are known to cause a limited reaction in a small number of patients or more severe reactions. Material and Methods: Immune responses were determined by T cell proliferation and multiplex cytokine analysis, as well as histopathological analysis of skin damage (grades I–IV in increasing severity), predicting a negative (grade I) or positive (grade ≥ II) response for an adverse skin sensitization effect. Results: T cell proliferation responses were significantly increased in the positive group (p < 0.004). Multiplex cytokine analysis showed significantly increased levels of IFNγ, TNFα, IL-10, IL-12, IL-13, IL-1β, and IL-4 in the positive response group compared with the negative response group (p < 0.0001, p < 0.0001, p < 0.002, p < 0.01, p < 0.04, p < 0.006, and p < 0.004, respectively). Conclusions: Overall, the skin explant test correctly predicted the clinical outcome of 13 out of 16 therapeutic monoclonal antibodies with a correlation coefficient of 0.770 (p = 0.0001). This assay therefore provides a valuable pre-clinical test for predicting adverse immune reactions, including T cell proliferation and cytokine release, both associated with skin sensitization to monoclonal antibodies.

Abstract Anti-senescence interventions are exceptionally effective in alleviating a wide range of age-associated diseases and disabilities. However, the sensitivity and specificity of current senolytic interventions are limited. Mitochondrial dysfunction is an integral part of the senescent phenotype and we demonstrate that specific loss of complex I-linked coupled respiration and the inability to maintain mitochondrial membrane potential upon respiratory stimulation are early and persistent features in a cell’s progression towards senescence. We thus identify senescence-associated mitochondrial dysfunction as a targetable vulnerability of senescent cells and show that further decreasing mitochondrial membrane potential of senescent cells with a low concentration of a mitochondrial uncoupler synergistically enhances the in vitro senolytic efficacy of BH3 mimetic drugs, including Navitoclax, by up two orders of magnitude. Moreover, in an in vivo mouse model of radiation-induced premature ageing, we show that a short-term intervention combining the mitochondrial uncoupler BAM15 with Navitoclax at a dose two orders of magnitude lower than typically used reduces frailty and improves cognitive function for at least 8 months after irradiation. Therefore our study shows that compromised mitochondrial functional capacity is a specific vulnerability of senescent cells which can be targeted by mild uncoupling in vitro and in vivo .

Palmar-plantar erythrodysesthesia (PPE), also known as hand and foot syndrome, is a condition characterized by inflammation-mediated damage to the skin on the palms and soles of the hands and feet. PPE limits the successful therapeutic applications of anticancer drugs. However, identifying this toxicity during preclinical studies is challenging due to the lack of accurate in vitro and in vivo animal-based models. Therefore, there is a need for reliable models that would allow the detection of this toxicity early during the drug development process. Herein, we describe the use of an in vitro skin explant assay to assess traditional DXR, Doxil reference listed drug (RLD) and two generic PEGylated liposomal DXR formulations for their abilities to cause inflammation and skin damage. We demonstrate that the results obtained with the in vitro skin explant assay model for traditional DXR and Doxil correlate with the clinical data.