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鐵死亡、細(xì)胞焦亡等細(xì)胞死亡方式的研究在過去兩年的火熱程度是有目共睹的，相關(guān)的純生信研究也如雨后春筍。然而，好的研究方法多如牛毛，但是研究熱點的把握卻不是那么簡單。畢竟就算知道了，可能也沒別人做得快。還記得前段時間跟大家分享的細(xì)胞焦亡，最近已經(jīng)有高分純生信文章出來了，不知道各位有沒有把握住。不過就算沒有趕上也沒有關(guān)系，畢竟焦亡屬于細(xì)胞死亡復(fù)雜游戲中的一環(huán)而已，今天為大家介紹另一個研究方向：壞死性凋亡（necroptosis）。
同樣為大家提供了一個太長不看版本：
作為2005年第一次提出的概念，壞死性凋亡最近被發(fā)現(xiàn)在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，具有腫瘤治療的潛能。從發(fā)文來看，已經(jīng)有爆發(fā)的趨勢（圖1）。此外，目前還沒有生信類的文章出現(xiàn)。鐵死亡和焦亡沒有把握住的話，壞死性凋亡是一個非常好的選擇。
完整版本：
結(jié)合今年十月份的綜述（Necroptosis and tumor progression, Trends in Cancer, IF: 14.226），我們詳細(xì)的了解一下壞死性凋亡與腫瘤的關(guān)系。
壞死性凋亡（Necroptosis），一種程序性壞死細(xì)胞凋亡，是宿主防御病原入侵的守門人。壞死性凋亡的失調(diào)同樣是許多炎性疾病的關(guān)鍵因素。最近的研究揭示了壞死性凋亡在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中的重要作用，提示靶向壞死性凋亡作為一種新的腫瘤治療的潛能。雖然壞死性凋亡的分子機(jī)制已經(jīng)得到了很好的研究，但是在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中腫瘤細(xì)胞的壞死性凋亡的詳細(xì)調(diào)控和功能才剛剛出現(xiàn)。
壞死性凋亡是一種程序性炎性細(xì)胞死亡的形式，最初被發(fā)現(xiàn)是在死亡域受體參與后替代凋亡的一種方式。由受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1（RIPK1）-RIPK3混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣假激酶（MLKL）組成的典型壞死性凋亡通路在死亡結(jié)構(gòu)域受體（例如腫瘤壞死因子受體TNFR和Fas）和Toll樣受體3/4（TLR3/4）的下游被觸發(fā)。活性RIPK1在包含F(xiàn)ADD、caspase-8和caspase-10的寡聚復(fù)合物中被招募。在缺乏caspase-8的情況下，RIPK1招募并磷酸化RIPK3，形成RIPPotosome，然后磷酸化MLKL形成壞死體。MLKL寡聚體在質(zhì)膜上轉(zhuǎn)移到富含磷脂酰肌醇磷酸（PIP）的斑塊，形成大孔，通過允許離子內(nèi)流、細(xì)胞腫脹和膜溶解導(dǎo)致壞死性細(xì)胞死亡，隨后細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的不可控釋放。免疫系統(tǒng)還進(jìn)化出了繞過ripk1介導(dǎo)的RIPK3-MLKL上游激活信號來阻止病毒感染的方法。包含RHIM結(jié)構(gòu)域的蛋白，如Z-DNA結(jié)合蛋白1 (ZBP1)和包含tir結(jié)構(gòu)域的adaptor -inducing interferon-β (TRIF)，可以通過RIPK3的RHIM結(jié)構(gòu)域直接與RIPK3結(jié)合，導(dǎo)致ripk1獨立激活壞死性凋亡。因此，無論上游觸發(fā)因素如何，RIPK3和MLKL都是壞死性凋亡的重要組成部分（圖2）。
與其他類型得程序性細(xì)胞死亡（例如鐵死亡和細(xì)胞焦亡）類似，壞死性凋亡近年來被認(rèn)為是調(diào)控腫瘤發(fā)生和進(jìn)展的重要事件。壞死性凋亡信號通路在腫瘤發(fā)展、腫瘤壞死、腫瘤轉(zhuǎn)移和腫瘤免疫反應(yīng)中發(fā)揮作用。然而，研究結(jié)果表明，根據(jù)腫瘤類型，壞死壞死可能是原源性或抗腫瘤性的。
腫瘤壞死通常見于實體腫瘤的核心區(qū)域，其原因是血管化不良和隨后的缺氧和營養(yǎng)缺乏。在小鼠和人類實體腫瘤的壞死區(qū)域都可以檢測到壞死性凋亡。雖然TNF pathway在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮促生存和細(xì)胞毒功能，當(dāng)前的假設(shè)是TNF誘導(dǎo)的壞死性凋亡是腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡的原因，因為TNF最初的作用是引起腫瘤壞死。然而，最近的研究發(fā)現(xiàn)，在不同的腫瘤模型中，腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡和腫瘤發(fā)展并不需要RIPK1作為TNF信號的中心節(jié)點，這表明TNF并不是腫瘤發(fā)展過程中觸發(fā)腫瘤壞死性凋亡的主要因素。相反，葡萄糖剝奪似乎在腫瘤發(fā)展過程中誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡。在乳腺癌臨床前模型中，葡萄糖剝奪導(dǎo)致線粒體DNA/RNA(mtDNA/RNA)釋放到細(xì)胞質(zhì)中。胞質(zhì)mtDNA或mtRNA與ZBP1結(jié)合，以BCL-2家族蛋白noxa依賴的方式激活RIPK3-MLKL軸。雖然已知ZBP1介導(dǎo)病毒感染誘導(dǎo)的壞死性凋亡，但它也在各種不同條件下的壞死中發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括RIPK1缺失誘導(dǎo)的死亡。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了腫瘤壞死與營養(yǎng)不良環(huán)境相關(guān)的觀察，這些途徑可以觸發(fā)壞死性凋亡，而不依賴于RIPK1。ZBP1在其他類型腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡中的重要作用還需進(jìn)一步研究。最近的研究結(jié)果也表明，壞死性凋亡是小鼠乳腺癌模型中腫瘤壞死的一種主要的細(xì)胞死亡形式，因為腫瘤細(xì)胞中MLKL的缺失在很大程度上消除了腫瘤壞死，并將其余死亡區(qū)域的腫瘤細(xì)胞死亡模式轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛲觥Ｈ欢壳吧胁磺宄欠駢乃佬缘蛲鍪撬袑嶓w瘤，特別是人類癌癥腫瘤壞死的唯一原因。作為細(xì)胞凋亡后的繼發(fā)性溶解性細(xì)胞死亡，焦亡也可能導(dǎo)致腫瘤壞死。程序性死亡配體1 (PD-L1)通過誘導(dǎo)和裂解gasdermin C (GSDMC)，將TNFα誘導(dǎo)的凋亡轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘?xì)胞的焦亡，導(dǎo)致腫瘤壞死。目前還不清楚腫瘤中營養(yǎng)不良的環(huán)境是否通過葡萄糖缺乏誘導(dǎo)的壞死性凋亡以外的機(jī)制引發(fā)壞死。例如，當(dāng)半胱氨酸供應(yīng)受阻時，可誘發(fā)鐵死亡。
Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE)數(shù)據(jù)庫顯示，RIPK3在許多人類實體癌細(xì)胞系中低表達(dá)或無法檢測到，但來自結(jié)腸、膽管和胰腺的癌細(xì)胞除外，它們表現(xiàn)出高水平的RIPK3表達(dá)。此外，RIPK3在幾乎所有液體癌細(xì)胞系中均高表達(dá)，提示組織的發(fā)育起源和譜系規(guī)范決定了RIPK3在不同癌細(xì)胞中的表達(dá)。此外，RIPK3的沉默可能是來自基因的DNA甲基化表觀遺傳修飾的結(jié)果或致癌突變(如BRAF突變)。這種導(dǎo)致RIPK3低表達(dá)和抗壞死的表觀遺傳和遺傳改變可能有利于癌細(xì)胞的生存。事實上，變異的異檸檬酸脫氫酶1(IDH1)產(chǎn)生的2-羥基戊二酸(2-HG)與DNMT1結(jié)合，誘導(dǎo)RIPK3啟動子的高甲基化，使腫瘤細(xì)胞更抗壞死性凋亡。根據(jù)腫瘤類型和腫瘤發(fā)生過程中的條件，ripk3介導(dǎo)的壞死性凋亡似乎具有抗致瘤性或原致瘤性。一項研究報道，RIPK3的缺失既不影響myc驅(qū)動的淋巴瘤的生長，也不影響化療誘導(dǎo)的惡性淋巴瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性。然而，RIPK3的下調(diào)與幾種癌癥的低存活率有關(guān)，如急性髓系白血病，提示壞死是抗腫瘤的。在機(jī)制上，RIPK3可能通過促進(jìn)髓系白血病發(fā)生來限制髓系白血病發(fā)生ripk3 - mlkl介導(dǎo)的白血病起始細(xì)胞壞死和分化。此外，通過去甲基化藥物恢復(fù)RIPK3可以協(xié)同增強(qiáng)幾種一線化療藥物在乳腺癌模型中的療效。
相比之下，RIPK3的表達(dá)和壞死性凋亡在膽管癌和胰腺癌等高度惡性腫瘤的發(fā)生中可能是至關(guān)重要的，盡管其機(jī)制尚不完全清楚。在侵襲性復(fù)發(fā)乳腺癌中，RIPK3的上調(diào)對于癌細(xì)胞的強(qiáng)勁增殖也是必需的。來自侵襲性小鼠乳腺腫瘤細(xì)胞系MVT1的癌細(xì)胞在小鼠乳腺脂肪墊中生長時，迅速恢復(fù)RIPK3的表達(dá)，RIPK3促進(jìn)這些腫瘤細(xì)胞的壞死凋亡。對于RIPK3介導(dǎo)的壞死對腫瘤發(fā)生的這些看似矛盾的作用，一種可能的解釋是，除了介導(dǎo)壞死性凋亡，RIPK3在不同病理條件下的炎癥反應(yīng)中也是一個關(guān)鍵角色。雖然RIPK3表達(dá)的缺失或RIPK3激酶活性的抑制可以阻止壞死性凋亡，但它們也可以抑制RIPK3介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，如白介素(IL)-6和C-X-C基序趨化因子配體1 (CXCL1)，這是調(diào)節(jié)腫瘤起始和進(jìn)展的關(guān)鍵因素。因此，ripk3介導(dǎo)的壞死性凋亡在腫瘤發(fā)生中的確切作用需要進(jìn)一步研究。RIPK3介導(dǎo)的壞死性凋亡和炎癥反應(yīng)對腫瘤發(fā)生的影響應(yīng)該通過MLKL基因敲除小鼠腫瘤模型來描述。然而，RIPK3介導(dǎo)的壞死性凋亡在不同類型的腫瘤和癌癥發(fā)展的不同階段都能發(fā)揮抗腫瘤和原腫瘤的作用。
CD8+ T細(xì)胞通過抗原交聯(lián)激活可獲得抗腫瘤免疫。這可以由瀕死細(xì)胞通過抗原呈遞細(xì)胞(如樹突狀細(xì)胞)引起。激活腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡增強(qiáng)抗腫瘤免疫。因此，以壞死為靶點誘導(dǎo)抗腫瘤免疫是一種可行的策略，特別是當(dāng)細(xì)胞凋亡被阻斷時。壞死細(xì)胞死亡過程中RIPK1的表達(dá)和NF-κB的激活對于有效的交叉引物和抗腫瘤免疫是必需的。同樣，在實驗小鼠模型中，接種壞死性凋亡癌細(xì)胞誘導(dǎo)了有效的抗腫瘤免疫。然而，壞死性凋亡在癌癥免疫中的確切作用仍然存在爭議。一些證據(jù)反駁了壞死細(xì)胞死亡的免疫原性。首先，壞死的腫瘤細(xì)胞釋放高水平的鉀，抑制CD4+和CD8+ T細(xì)胞的活性，從而阻斷黑色素瘤抗腫瘤免疫。同樣，胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)細(xì)胞壞死性凋亡通路的激活在CXCL1-C-X-C基序趨化因子受體2 (CXCR2)-和中創(chuàng)建一個免疫抑制腫瘤微環(huán)境Sin3A相關(guān)蛋白130 (SAP130)-巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)Ca2+依賴凝集素受體(Mincle)端依賴旁分泌的方式。此外，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)中RIPK1的上調(diào)有助于胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)的免疫耐受和免疫治療耐藥，因為TAMs通過stat1依賴的方式向m2樣表型轉(zhuǎn)變。與此同時，GSK的547抑制RIPK1可誘導(dǎo)細(xì)胞毒性T細(xì)胞活化，產(chǎn)生m1樣表型，增強(qiáng)免疫治療。然而，這一發(fā)現(xiàn)不能被另一種小鼠ripk1特異性抑制劑GNE684復(fù)制。雖然這兩種不同RIPK1抑制劑的特異性可能導(dǎo)致了相互矛盾的結(jié)果，但另一種可能的解釋是使用了基因不同的PDAC小鼠模型，p48Cre;KrasG12D (KC) and Pdx1Cre;KrasG12D;Trp53R172H (KPC)和Pdx1Cre;KrasG12D;p16/p19flox/flox (KPPC) and Pdx1Cre;KrasG12D;p16/p19flox/WT;Trp53R172H (KPPPC)。在第二項研究中，由p16/19的額外缺失驅(qū)動的致癌程序可能會對RIPK1在腫瘤發(fā)展中產(chǎn)生不同的需求。雖然壞死性凋亡在調(diào)節(jié)腫瘤免疫中的作用還需要進(jìn)一步闡明，但我們認(rèn)為，慢性自發(fā)壞死性凋亡由于抑制某些類型癌癥的抗腫瘤免疫而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。化療或放療引起的急性大面積壞死性凋亡極大地破壞了腫瘤的生長并引發(fā)免疫原性反應(yīng)（圖3）。
腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡可能是腫瘤壞死的原因之一，腫瘤壞死通常與腫瘤的侵襲性和轉(zhuǎn)移有關(guān)，被認(rèn)為是實體癌預(yù)后較差的特征。事實上，在小鼠乳腺腫瘤中MLKL的缺失對晚期腫瘤的生長只有適度的影響，而MLKL消融阻斷壞死性凋亡顯著地減少了乳腺癌細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移。這種轉(zhuǎn)移能力的降低不是由于細(xì)胞在遷移中的自主缺陷，因為MLKL-null細(xì)胞的轉(zhuǎn)移在與野生型細(xì)胞混合或靜脈注射時沒有受到損害，提示是壞死性凋亡的腫瘤微環(huán)境促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。與凋亡性細(xì)胞死亡不同的是，壞死性細(xì)胞死亡可有效去除死亡細(xì)胞而不破壞質(zhì)膜，壞死性細(xì)胞死亡可導(dǎo)致“滲漏”并隨后釋放細(xì)胞內(nèi)成分。各種細(xì)胞表面蛋白的分裂，如E-cadherin，是壞死性凋亡接合過程中的早期事件。崩解素和金屬蛋白酶(ADAMs)分裂壞死性凋亡細(xì)胞中的E-cadherin，導(dǎo)致可溶性E-cadherin的釋放，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。E-cadherin，以前被定義為腫瘤抑制因子和上皮標(biāo)記物，已被證明在乳腺癌的轉(zhuǎn)移中是必不可少的。E-cadherin抑制TGF β誘導(dǎo)的彌散性腫瘤細(xì)胞凋亡。此外，可溶性E-cadherin通過調(diào)節(jié)促生存信號和免疫抑制途徑對E-cadherin的前轉(zhuǎn)移作用至關(guān)重要。在B16-F10黑色素瘤轉(zhuǎn)移模型中，除腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡外，內(nèi)皮細(xì)胞壞死性凋亡也可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞外溢和轉(zhuǎn)移。在機(jī)制上，腫瘤細(xì)胞來源的淀粉樣前體蛋白(APP)參與死亡受體6 (DR6)，激活內(nèi)皮細(xì)胞壞死性凋亡，促進(jìn)循環(huán)腫瘤細(xì)胞外滲。多個功能缺失模型證實了典型RIPK1-RIPK3-MLKL軸介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞壞死性凋亡的必要性。然而，最近一項使用相同黑色素瘤模型的研究挑戰(zhàn)了內(nèi)皮細(xì)胞壞死性凋亡在轉(zhuǎn)移中的重要作用。RIPK1抑制或RIPK3缺失（阻斷內(nèi)皮細(xì)胞壞死性凋亡）對轉(zhuǎn)移沒有顯著影響。這些相互矛盾的觀察結(jié)果可能是兩項研究中使用的ripk3基因敲除動物不同以及用于靜脈注射的細(xì)胞數(shù)量不同的結(jié)果。前者使用內(nèi)皮細(xì)胞特異性ripk3敲除宿主，細(xì)胞更少，而后者是在整個體內(nèi)進(jìn)行的ripk3敲除背景使用更多的腫瘤細(xì)胞。綜上所述，壞死性凋亡可通過多種機(jī)制促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移，但機(jī)制尚不明確，針對晚期腫瘤壞死性凋亡是一種有效的腫瘤轉(zhuǎn)移治療方法。
新的證據(jù)闡明了壞死性凋亡在癌癥中的作用。然而，壞死在腫瘤發(fā)展中的確切作用仍有爭議。以壞死性凋亡通路的關(guān)鍵成分為靶點的基因工程小鼠模型(GEMMs)在不同類型癌癥中的擴(kuò)展工作，對于描述壞死性凋亡在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中的確切作用，以及理解癌癥中不同功能的壞死性凋亡的潛在機(jī)制至關(guān)重要。例如，未來的研究將闡明壞死性凋亡在腫瘤發(fā)生中的作用是否具有組織特異性，在不同類型的癌癥中是否具有原致瘤性或抗致瘤性。因此，了解不同腫瘤模型中壞死性凋亡的不同功能的潛在機(jī)制，將為探索靶向阻斷或誘導(dǎo)不同類型癌癥的壞死性凋亡作為一種新的癌癥治療方法提供思路。
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種以RIPK1和RIPK3為靶點的小分子，包括一些fda批準(zhǔn)的癌癥治療藥物。然而，這些壞死抑制因子在臨床上翻譯應(yīng)用的一個主要障礙是RIPK1和RIPK3可能不是阻斷壞死的理想靶點，因為RIPK1在某些病理條件下可能不是壞死的關(guān)鍵介質(zhì)，RIPK1和RIPK3也是細(xì)胞炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)。針對RIPK1會引發(fā)宿主的毒性，因為缺失RIPK1導(dǎo)致小鼠出生后死亡，靶向RIPK3激酶活性可能導(dǎo)致RIPK1-和caspase-8依賴的凋亡。最近幾項針對RIPK1在不同疾病中的臨床試驗的失敗進(jìn)一步表明，這種激酶可能不是阻止壞死性凋亡的理想靶點。另外，靶向MLKL可能提供更好的治療反應(yīng)，因為MLKL只用于壞死性凋亡，而且它不影響小鼠的發(fā)育。盡管缺乏MLKL的特異性抑制劑，靶向MLKL寡聚是一種很有前景的緩解壞死性凋亡的方法。雖然爭議仍然存在，但對癌癥壞死性凋亡通路的持續(xù)研究將有助于提高我們對癌癥生物學(xué)的理解，并找到新的方法來對抗這種疾病。
