邵峰:GSDME诱导细胞凋亡向细胞焦亡转变


 
邵峰:GSDME诱导细胞凋亡向细胞焦亡转变  
 

对癌症患者施用的化学疗法会发生 各种不良副作用,例如组织损伤、免疫力下降和体重减轻。下降 这些副作用可以改善患者的日子 质量,并且可能提高医治 成功率。

跟着 对化疗毒性深化 了解,科学家最新聚焦 gasdermin,它是一种通常见于上皮细胞、造血细胞和许多其他具有免疫防御功用 的组织中的蛋白质家族。已发现一些 gasdermin 家族成员(包括知之甚少的 gasdermin E (GSDME))直接参加 了癌症和肿瘤按捺 。

依据 最近的研讨 ,GSDME 具有可诱导细胞焦亡的激活形式,这种形式是细胞死亡固有的炎症形式。因此,GSDME对癌症的医治 和诊断有重要意义。

正常细胞中的 GSDME 表达水平在化疗的毒副作用中发挥一定的作用。在表达 GSDME 的细胞中,通常激活凋亡介导的细胞死亡的化疗药物或炎症因子,可促使细胞焦亡的激活,而细胞焦亡是另外一 种细胞死亡途径,其会影响化疗药物在正常组织中的细胞毒性。

这种细胞凋亡向细胞焦亡的转变带来了两个风趣 的问题:

按捺 或减少 GSDME 的表达能否减少化疗相关的副作用?

对 GSDME 表达的检测能否用于癌症的诊断或预后?

邵峰:GSDME诱导细胞凋亡向细胞焦亡转变

为了答复 这些问题,开发适合 且可重复的检测东西 必不可少。

程序性细胞死亡的新观念

持久 以来,细胞焦亡一直被认为仅是Caspase-1 介导的单核细胞死亡,其主要是对细菌侵袭的反响 。我们现在知道,细胞焦亡实践 上是由经典Caspase-1“炎症小体”以及由胞质LPS激活的Caspase-4/5/11 激活,在这种状况 下,它起着一般的先天免疫机制的作用。

在这些状况 下,因为 gasdermin D (GSDMD) 被Caspase-1、-4、-5 和-11 切割并激活,因此它起着细胞焦亡“刽子手”蛋白质的作用。此外,最近的一项研讨 标明 ,GSDME 可被Caspase-3 切割并激活,从而导致细胞焦亡。这些机理性的发现从头 将细胞焦亡定义 为gasdermin 介导的程序性坏死。它们改变了我们对程序性细胞死亡的底子 了解 。

使用 GSDME 表达水平下降 的动物和细胞模型来研讨 减轻或者乃至 防止 GSDME 介导的细胞焦亡及其炎症效应的可能性。为了开展这项研讨 并查验 GSDME 在化疗中的作用,NIBS(北京生命科学研讨 所)的研讨 人员与 Abcam 的科学家合作开发了针对 GSDME 的抗体。

详细 而言,这些研讨 人员开发了高灵敏度和高特异性的重组兔单抗,使用了 RabMAb® 专利技能 ,可特异识别人 和小鼠 GSDME 的 N 结尾 结构域。研讨 人员还开发了针对人 GSDME 的 C 结尾 结构域的兔单抗。

当Caspase-3 切割 GSDME 发生 GSDME-N 片段时,可以 区分 GSDME N-结尾 结构域和 C-结尾 结构域十分重要, GSDME-N 片段负责膜穿孔和诱导细胞焦亡。这些抗体使研讨 人员可以 精确 地分析癌细胞、内源细胞以及组织中的 GSDME 表达水平。

动物模型和细胞模型的研讨 证明 ,化疗药物通过 GSDME 引发细胞焦亡,并且该过程是形成 患者在化疗时呈现 副作用的部分原因。这是因为 GSDME 的表达可以通过Caspase-3 切割的 GSDME 的造孔活性将化疗诱导的细胞凋亡转变为细胞焦亡。这种 GSDME 介导的细胞焦亡是诱发广泛的炎症损伤和常规化疗引发的毒副作用的要害 。

Gasdermin 和癌症

肿瘤和正常组织均可以不同程度的表达 GSDME。在本项目中生成的重组兔单抗 GSDME 抗体可以 检测极低的水平的 GSDME,并有助于表征一系列细胞类型的 GSDME 表达,包括非癌细胞和 NCI-60,其间 NCI-60 是美国国家癌症研讨 所用于筛选和评价 抗癌药物的一组 60 种不同人类癌细胞。

虽然 大大都 癌细胞体现 出 GSDME 的沉默表达,但该团队鉴定出了几种人类细胞系,包括高水平表达 GSDME 的 SH-SY5Y (神经母细胞瘤细胞)和 MeWo (皮肤黑素瘤细胞)。使用 这两种细胞系,该团队证明 GSDME 介导的焦亡途径的转变是由外界不同因素导致的,例如肿瘤坏死因子或化疗药物,和/或引起caspase-3活化的DNA 损伤。

这项工作标明 ,Caspase-3 切割并激活 GSDME 从而导致细胞焦亡,并且 GSDME 的表达水平抉择 了在Caspase-3 激活的细胞中发生的程序性细胞死亡的类型。使用激活细胞凋亡的化疗药物医治 后,GSDME 高表达水平的细胞通常会发生细胞焦亡。

此外,在 SH-SY5Y和 MeWo 细胞中,化疗药物诱导的细胞焦亡在 zVAD(一种阻止 GSDME 切割的Caspase按捺 剂)存在下被按捺 。当使用人类基因敲除细胞系 (GSDME−/− SH-SY5Y) 时,化疗药物诱导的细胞焦亡没有发生。同时,发现低水平或不存在 GSDME 的细胞在细胞凋亡激活后发生继发性细胞坏死。

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