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鐵死亡、細胞焦亡等細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胞焦亡，最近已經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系，畢竟焦亡屬于細胞死亡復雜游戲中的一環而已，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現在腫瘤發生和轉移中發揮重要作用，具有腫瘤治療的潛能。從發文來看，已經有爆發的趨勢（圖1）。此外，目前還沒有生信類的文章出現。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：
結合今年十月份的綜述（Necroptosis and tumor progression, Trends in Cancer, IF: 14.226），我們詳細的了解一下壞死性凋亡與腫瘤的關系。
壞死性凋亡（Necroptosis），一種程序性壞死細胞凋亡，是宿主防御病原入侵的守門人。壞死性凋亡的失調同樣是許多炎性疾病的關鍵因素。最近的研究揭示了壞死性凋亡在腫瘤發生和轉移中的重要作用，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制已經得到了很好的研究，但是在腫瘤發生和轉移中腫瘤細胞的壞死性凋亡的詳細調控和功能才剛剛出現。
壞死性凋亡是一種程序性炎性細胞死亡的形式，最初被發現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混合譜系激酶結構域樣假激酶（MLKL）組成的典型壞死性凋亡通路在死亡結構域受體（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。活性RIPK1在包含FADD、caspase-8和caspase-10的寡聚復合物中被招募。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寡聚體在質膜上轉移到富含磷脂酰肌醇磷酸（PIP）的斑塊，形成大孔，通過允許離子內流、細胞腫脹和膜溶解導致壞死性細胞死亡，隨后細胞內物質的不可控釋放。免疫系統還進化出了繞過ripk1介導的RIPK3-MLKL上游激活信號來阻止病毒感染的方法。包含RHIM結構域的蛋白，如Z-DNA結合蛋白1 (ZBP1)和包含tir結構域的adaptor -inducing interferon-β (TRIF)，可以通過RIPK3的RHIM結構域直接與RIPK3結合，導致ripk1獨立激活壞死性凋亡。因此，無論上游觸發因素如何，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胞死亡（例如鐵死亡和細胞焦亡）類似，壞死性凋亡近年來被認為是調控腫瘤發生和進展的重要事件。壞死性凋亡信號通路在腫瘤發展、腫瘤壞死、腫瘤轉移和腫瘤免疫反應中發揮作用。然而，研究結果表明，根據腫瘤類型，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域，其原因是血管化不良和隨后的缺氧和營養缺乏。在小鼠和人類實體腫瘤的壞死區域都可以檢測到壞死性凋亡。雖然TNF pathway在腫瘤發生中發揮促生存和細胞毒功能，當前的假設是TNF誘導的壞死性凋亡是腫瘤細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，最近的研究發現，在不同的腫瘤模型中，腫瘤細胞壞死性凋亡和腫瘤發展并不需要RIPK1作為TNF信號的中心節點，這表明TNF并不是腫瘤發展過程中觸發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展過程中誘導腫瘤細胞壞死性凋亡。在乳腺癌臨床前模型中，葡萄糖剝奪導致線粒體DNA/RNA(mtDNA/RNA)釋放到細胞質中。胞質mtDNA或mtRNA與ZBP1結合，以BCL-2家族蛋白noxa依賴的方式激活RIPK3-MLKL軸。雖然已知ZBP1介導病毒感染誘導的壞死性凋亡，但它也在各種不同條件下的壞死中發揮關鍵作用，包括RIPK1缺失誘導的死亡。這些發現進一步支持了腫瘤壞死與營養不良環境相關的觀察，這些途徑可以觸發壞死性凋亡，而不依賴于RIPK1。ZBP1在其他類型腫瘤細胞壞死性凋亡中的重要作用還需進一步研究。最近的研究結果也表明，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胞死亡形式，因為腫瘤細胞中MLKL的缺失在很大程度上消除了腫瘤壞死，并將其余死亡區域的腫瘤細胞死亡模式轉變為凋亡。然而，目前尚不清楚是否壞死性凋亡是所有實體瘤，特別是人類癌癥腫瘤壞死的唯一原因。作為細胞凋亡后的繼發性溶解性細胞死亡，焦亡也可能導致腫瘤壞死。程序性死亡配體1 (PD-L1)通過誘導和裂解gasdermin C (GSDMC)，將TNFα誘導的凋亡轉變為癌細胞的焦亡，導致腫瘤壞死。目前還不清楚腫瘤中營養不良的環境是否通過葡萄糖缺乏誘導的壞死性凋亡以外的機制引發壞死。例如，當半胱氨酸供應受阻時，可誘發鐵死亡。
Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE)數據庫顯示，RIPK3在許多人類實體癌細胞系中低表達或無法檢測到，但來自結腸、膽管和胰腺的癌細胞除外，它們表現出高水平的RIPK3表達。此外，RIPK3在幾乎所有液體癌細胞系中均高表達，提示組織的發育起源和譜系規范決定了RIPK3在不同癌細胞中的表達。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果或致癌突變(如BRAF突變)。這種導致RIPK3低表達和抗壞死的表觀遺傳和遺傳改變可能有利于癌細胞的生存。事實上，變異的異檸檬酸脫氫酶1(IDH1)產生的2-羥基戊二酸(2-HG)與DNMT1結合，誘導RIPK3啟動子的高甲基化，使腫瘤細胞更抗壞死性凋亡。根據腫瘤類型和腫瘤發生過程中的條件，ripk3介導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驅動的淋巴瘤的生長，也不影響化療誘導的惡性淋巴瘤細胞的細胞毒性。然而，RIPK3的下調與幾種癌癥的低存活率有關，如急性髓系白血病，提示壞死是抗腫瘤的。在機制上，RIPK3可能通過促進髓系白血病發生來限制髓系白血病發生ripk3 - mlkl介導的白血病起始細胞壞死和分化。此外，通過去甲基化藥物恢復RIPK3可以協同增強幾種一線化療藥物在乳腺癌模型中的療效。
相比之下，RIPK3的表達和壞死性凋亡在膽管癌和胰腺癌等高度惡性腫瘤的發生中可能是至關重要的，盡管其機制尚不完全清楚。在侵襲性復發乳腺癌中，RIPK3的上調對于癌細胞的強勁增殖也是必需的。來自侵襲性小鼠乳腺腫瘤細胞系MVT1的癌細胞在小鼠乳腺脂肪墊中生長時，迅速恢復RIPK3的表達，RIPK3促進這些腫瘤細胞的壞死凋亡。對于RIPK3介導的壞死對腫瘤發生的這些看似矛盾的作用，一種可能的解釋是，除了介導壞死性凋亡，RIPK3在不同病理條件下的炎癥反應中也是一個關鍵角色。雖然RIPK3表達的缺失或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介導的炎癥反應，如白介素(IL)-6和C-X-C基序趨化因子配體1 (CXCL1)，這是調節腫瘤起始和進展的關鍵因素。因此，ripk3介導的壞死性凋亡在腫瘤發生中的確切作用需要進一步研究。RIPK3介導的壞死性凋亡和炎癥反應對腫瘤發生的影響應該通過MLKL基因敲除小鼠腫瘤模型來描述。然而，RIPK3介導的壞死性凋亡在不同類型的腫瘤和癌癥發展的不同階段都能發揮抗腫瘤和原腫瘤的作用。
CD8+ T細胞通過抗原交聯激活可獲得抗腫瘤免疫。這可以由瀕死細胞通過抗原呈遞細胞(如樹突狀細胞)引起。激活腫瘤細胞壞死性凋亡增強抗腫瘤免疫。因此，以壞死為靶點誘導抗腫瘤免疫是一種可行的策略，特別是當細胞凋亡被阻斷時。壞死細胞死亡過程中RIPK1的表達和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胞誘導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。一些證據反駁了壞死細胞死亡的免疫原性。首先，壞死的腫瘤細胞釋放高水平的鉀，抑制CD4+和CD8+ T細胞的活性，從而阻斷黑色素瘤抗腫瘤免疫。同樣，胰腺導管腺癌(PDAC)細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)-和中創建一個免疫抑制腫瘤微環境Sin3A相關蛋白130 (SAP130)-巨噬細胞誘導Ca2+依賴凝集素受體(Mincle)端依賴旁分泌的方式。此外，腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)中RIPK1的上調有助于胰腺導管腺癌(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樣表型轉變。與此同時，GSK的547抑制RIPK1可誘導細胞毒性T細胞活化，產生m1樣表型，增強免疫治療。然而，這一發現不能被另一種小鼠ripk1特異性抑制劑GNE684復制。雖然這兩種不同RIPK1抑制劑的特異性可能導致了相互矛盾的結果，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的額外缺失驅動的致癌程序可能會對RIPK1在腫瘤發展中產生不同的需求。雖然壞死性凋亡在調節腫瘤免疫中的作用還需要進一步闡明，但我們認為，慢性自發壞死性凋亡由于抑制某些類型癌癥的抗腫瘤免疫而促進腫瘤的發展。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免疫原性反應（圖3）。
腫瘤細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移有關，被認為是實體癌預后較差的特征。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胞的肺轉移。這種轉移能力的降低不是由于細胞在遷移中的自主缺陷，因為MLKL-null細胞的轉移在與野生型細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境促進了腫瘤細胞的轉移。與凋亡性細胞死亡不同的是，壞死性細胞死亡可有效去除死亡細胞而不破壞質膜，壞死性細胞死亡可導致“滲漏”并隨后釋放細胞內成分。各種細胞表面蛋白的分裂，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)分裂壞死性凋亡細胞中的E-cadherin，導致可溶性E-cadherin的釋放，促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。E-cadherin，以前被定義為腫瘤抑制因子和上皮標記物，已被證明在乳腺癌的轉移中是必不可少的。E-cadherin抑制TGF β誘導的彌散性腫瘤細胞凋亡。此外，可溶性E-cadherin通過調節促生存信號和免疫抑制途徑對E-cadherin的前轉移作用至關重要。在B16-F10黑色素瘤轉移模型中，除腫瘤細胞壞死性凋亡外，內皮細胞壞死性凋亡也可促進腫瘤細胞外溢和轉移。在機制上，腫瘤細胞來源的淀粉樣前體蛋白(APP)參與死亡受體6 (DR6)，激活內皮細胞壞死性凋亡，促進循環腫瘤細胞外滲。多個功能缺失模型證實了典型RIPK1-RIPK3-MLKL軸介導內皮細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了內皮細胞壞死性凋亡在轉移中的重要作用。RIPK1抑制或RIPK3缺失（阻斷內皮細胞壞死性凋亡）對轉移沒有顯著影響。這些相互矛盾的觀察結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胞數量不同的結果。前者使用內皮細胞特異性ripk3敲除宿主，細胞更少，而后者是在整個體內進行的ripk3敲除背景使用更多的腫瘤細胞。綜上所述，壞死性凋亡可通過多種機制促進腫瘤轉移，但機制尚不明確，針對晚期腫瘤壞死性凋亡是一種有效的腫瘤轉移治療方法。
新的證據闡明了壞死性凋亡在癌癥中的作用。然而，壞死在腫瘤發展中的確切作用仍有爭議。以壞死性凋亡通路的關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展工作，對于描述壞死性凋亡在腫瘤發生和轉移中的確切作用，以及理解癌癥中不同功能的壞死性凋亡的潛在機制至關重要。例如，未來的研究將闡明壞死性凋亡在腫瘤發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制，將為探索靶向阻斷或誘導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。
目前已經發現了多種以RIPK1和RIPK3為靶點的小分子，包括一些fda批準的癌癥治療藥物。然而，這些壞死抑制因子在臨床上翻譯應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鍵介質，RIPK1和RIPK3也是細胞炎癥反應的關鍵介質。針對RIPK1會引發宿主的毒性，因為缺失RIPK1導致小鼠出生后死亡，靶向RIPK3激酶活性可能導致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，因為MLKL只用于壞死性凋亡，而且它不影響小鼠的發育。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研究將有助于提高我們對癌癥生物學的理解，并找到新的方法來對抗這種疾病。
