最近看到這篇推文舟奠，里面很詳細(xì)介紹了科學(xué)家如何發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡的分子機(jī)理。
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編者按
科學(xué)研究往往不是一帆風(fēng)順，而是充滿曲折违柏、螺旋上升的探索過程，這在細(xì)胞焦亡的研究中可窺見一二。
在2015-2016年肤京，邵峰、Dixit VM等課題組幾乎同時(shí)鑒定到GSDMD是炎癥Caspase的特異底物丧靡，是焦亡發(fā)生的最終效應(yīng)蛋白蟆沫，此時(shí)距離首次發(fā)現(xiàn)Caspase-1可引起細(xì)胞死亡已過去19年，而距離首次報(bào)道Caspase-1（ICE）已過去26年（與之相比温治，首次報(bào)道凋亡Caspase（Ced3饭庞，Cell.1993）和凋亡過程被基本解析只用了不到10年時(shí)間）。
當(dāng)知道答案后熬荆，再去回顧這場近30年的發(fā)現(xiàn)之旅舟山，我們能看到科學(xué)家針對炎癥Caspase和細(xì)胞焦亡過程進(jìn)行了不懈的探索，他們走過很多彎路卤恳，有過對死亡模式的錯(cuò)誤認(rèn)知累盗，也曾因動(dòng)物模型問題虛掩了真相。而真相在一次次求索和質(zhì)疑中漸漸廓清突琳。
時(shí)至近日若债，我們已可以為炎癥Caspase誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡過程繪制一幅頗為清晰的畫卷。本文將簡單回顧該領(lǐng)域的重要研究拆融，為大家展現(xiàn)這場激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)之旅蠢琳。
2019年“未來科學(xué)大獎(jiǎng)”（生命科學(xué)獎(jiǎng)）以及2019年度“求是獎(jiǎng)”都授予了北京生命科學(xué)研究所（NIBS）邵峰老師啊终，表彰他發(fā)現(xiàn)人體細(xì)胞內(nèi)對病原菌內(nèi)毒素LPS炎癥反應(yīng)的受體和執(zhí)行蛋白。然而這一發(fā)現(xiàn)到底有多么重要傲须？為什么在國際上有重要影響力蓝牲？在科學(xué)“范式”上有什么樣的重要貢獻(xiàn)？等等泰讽，諸如這些問題本文都會(huì)給您答案例衍。全文共計(jì)約1萬字，將全景式的展現(xiàn)細(xì)胞焦亡領(lǐng)域的波瀾起伏的畫卷已卸，BioArt編輯部醞釀一年多的文稿終于問世了佛玄，借此機(jī)會(huì)，BioArt也特別致敬邵峰老師（邵峰當(dāng)選德國科學(xué)院院士）累澡。
Caspase發(fā)現(xiàn)及定義
1989年翎嫡，Kostura MJ和Black RA分別報(bào)道了一種可以活化pro-IL-1β的新型蛋白酶，將其命名為ICE（IL-1β-converting enzyme）【1,2】永乌。
ICE可以通過將pro-IL-1β的116位Asp和117位Ala進(jìn)行水解，使其成為具有活性的IL-1β具伍。隨后ICE的結(jié)構(gòu)和功能被進(jìn)一步解析【3-7】：ICE含有N端CARD結(jié)構(gòu)域翅雏，用于募集上游蛋白活化功能，p20和p10結(jié)構(gòu)域執(zhí)行蛋白酶活性人芽。
在受到上游活化后望几，p10可以經(jīng)自身水解（Autoproteolysis）從ICE蛋白上水解下來，再募集到p20結(jié)構(gòu)域形成活性的ICE蛋白酶萤厅，進(jìn)一步活化IL-1β橄抹。
2002年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給給對“細(xì)胞程序性死亡”領(lǐng)域（主要是頒給開創(chuàng)線蟲作為模式生物，然后利用這一模式生物研究了器官發(fā)育以及細(xì)胞程序性死亡等）有杰出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家 Sydney Brenner, H. Robert Horvitz and John E. Sulston惕味。
隨后楼誓，1993年，袁鈞瑛（導(dǎo)師為2002年諾獎(jiǎng)獲得者Robert Horvitz ）等在Cell報(bào)道了線蟲中一個(gè)類似的蛋白酶Ced-3名挥，與ICE含有相似結(jié)構(gòu)域疟羹，這也是首個(gè)被報(bào)道的凋亡相關(guān)的Caspase蛋白【8】。
隨后禀倔，與之相類似的其他同源蛋白酶才相繼被逐一發(fā)現(xiàn)榄融。直至1996年，袁鈞瑛等7名細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域?qū)＜以?strong>Cell撰文【9】救湖，正式將之前鑒定發(fā)現(xiàn)的ICE/CED-3蛋白酶家族成員命名為Caspase(CASP)愧杯，即含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（Cys-Asp Specific Proteinase）：該類蛋白酶以Cys為活性中心，可以識別特定序列的Asp位點(diǎn)進(jìn)行水解鞋既。
自此力九，可以活化IL-1β的蛋白酶ICE才順勢獲得了Caspase-1的新名號耍铜。Caspase家族蛋白酶后續(xù)也分為炎癥Caspase（Caspase-1/4/5/11）和凋亡Caspase（Caspase-3/6/7，Caspase-2/8/9/10）【10】畏邢。
而此后的幾年間业扒，凋亡Caspase的功能和凋亡信號通路被迅速解析【11】，細(xì)胞凋亡作為研究最為深入的細(xì)胞程序性死亡對細(xì)胞生物學(xué)影響深遠(yuǎn)舒萎。在2001年之前程储，當(dāng)提及Caspase引起細(xì)胞死亡，研究人員只有凋亡一種答案臂寝。因此在很長時(shí)間以來章鲤，我們對炎癥Caspase調(diào)控細(xì)胞死亡的理解一直難有概念上的突破。
“凋亡”O(jiān)R“焦亡”
在1992年咆贬，Sansonetti團(tuán)隊(duì)在Nature發(fā)文報(bào)道志賀氏桿菌Shigella flexneri可以在感染進(jìn)入細(xì)胞后引起巨噬細(xì)胞死亡败徊，電鏡觀察發(fā)現(xiàn)該型細(xì)胞死亡有“染色質(zhì)固縮、胞膜出泡掏缎、胞質(zhì)空泡化皱蹦、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膨脹，仍保留細(xì)胞器結(jié)構(gòu)”眷蜈，對基因組進(jìn)行電泳后發(fā)現(xiàn)其DNA片段化沪哺，因此將其認(rèn)定為凋亡【12】。
到1994年酌儒，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步解析發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞在S.flexneri感染“凋亡”（當(dāng)時(shí)誤認(rèn)為是凋亡 ）后可以釋出大量IL-1辜妓，而未見有IL-6和TNFα【13】，并認(rèn)為該型“凋亡”是伴有炎性反應(yīng)的死亡形式忌怎。1996年籍滴，Chen, Y等在EMBO J報(bào)道該型細(xì)胞死亡中存在Caspase-1的活化，應(yīng)用其抑制劑可抑制細(xì)胞死亡榴啸，這是首次報(bào)道Caspase-1可以引起細(xì)胞死亡【14】孽惰。
后續(xù)其他課題組繼續(xù)輔證了這一結(jié)果，并發(fā)現(xiàn)該型細(xì)胞死亡可見于多種感染或病理性損傷中【14-16】鸥印，但這些研究均用“凋亡”定義這種炎癥性細(xì)胞死亡灰瞻。
數(shù)據(jù)和證據(jù)的量變終將引導(dǎo)質(zhì)變的思考。在2000年辅甥，Brennan和Cookson發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞在感染沙門菌Salmonella后發(fā)生的細(xì)胞死亡與傳統(tǒng)的凋亡有明顯差異【17】酝润。該文認(rèn)為：
1）由沙門菌引起的細(xì)胞死亡引起明顯的DNA片段化，與凋亡出現(xiàn)的核固縮有不同璃弄，且該型死亡不伴有Caspase-3和PARP的活化要销；
2）該型死亡胞膜破壞，與凋亡后仍保持胞膜完整性有明顯不同夏块；
3）該型死亡依賴Caspase-1活性疏咐。
隨后纤掸，Boise與Collins在Trends in Microbiology撰寫評論【18,19】，總結(jié)認(rèn)為過去近10年發(fā)現(xiàn)感染過程中Caspase-1引起的細(xì)胞死亡與傳統(tǒng)的凋亡是不同的死亡模式浑塞。這種新型的細(xì)胞死亡更為迅速借跪，細(xì)胞膜完整性被破壞，并伴有明顯的炎癥過程酌壕。
此外掏愁，該型細(xì)胞死亡的仍可有DNA的片段化、染色質(zhì)固縮和細(xì)胞骨架破壞卵牍，這是與凋亡難以區(qū)分的特征【20】果港。凋亡的命名取自希臘語，“apopto-”意為“falling off”糊昙。Boise與Collins同樣采用了希臘語中“pyro-”（意為fire）辛掠，用來代表細(xì)胞死亡中發(fā)生炎癥進(jìn)展的特征，結(jié)合-ptosis詞根释牺，組合而成命名為“Pyroptosis”萝衩，即焦亡。
炎癥小體的定義及上游通路研究
在焦亡被正式認(rèn)領(lǐng)為新的細(xì)胞死亡類型時(shí)没咙，這套復(fù)雜的通路里唯一清晰的是Caspase-1在感染后可以活化IL-1β欠气，并引起細(xì)胞死亡。而Caspase-1的上游和引起焦亡的下游機(jī)制均不清楚镜撩。在下一個(gè)十年內(nèi)，炎癥小體（Inflammasome）被正式定義并開始深入研究队塘，才解析了Caspase-1上游的信號通路【21】袁梗。
2002年，Martinon等在Mol Cell首次提出了Inflammasome這個(gè)概念【22】憔古，他們發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)和無細(xì)胞系統(tǒng)中均證實(shí)胞內(nèi)受體NALP1（即NLRP1）與接頭蛋白ASC和Caspase-1可以組成復(fù)合體遮怜，參與對IL-1β的活化。此后鸿市，關(guān)于Caspase-1活化的上游信號锯梁，即通過不同受體組成的經(jīng)典炎癥小體被相繼發(fā)現(xiàn)。
炎癥小體受體是一類可以在胞內(nèi)識別病原（PAMPs）或損傷性（DAMPs）信號的受體焰情，如NLRs受體：當(dāng)前研究最核心的NLRs受體為NLRP3陌凳，于2004年報(bào)道于Immunity【23】，其可以受多種感染和損傷性刺激（ATP内舟，Nigerincin合敦，低鉀等）經(jīng)ASC活化Caspase-1功能，并在2018年由陳志堅(jiān)課題組最終解析其活化的機(jī)制（詳見BioArt此前的報(bào)道：Nature丨陳志堅(jiān)組解開困擾學(xué)界多年的關(guān)于NLRP3炎癥小體激活之謎验游，然而這個(gè)工作不是終點(diǎn)充岛，圍繞NLRP3的爭論還有很多保檐，未來仍然值得深入探索）【24】；2009年崔梗，同期兩篇Nature報(bào)道了IFI20X/IFI16家族成員AIM2可以識別胞內(nèi)DNA病毒或者dsDNA夜只，依賴ASC活化Caspase-1以激活炎癥小體【25,26】。
這一類炎癥小體受體依賴于接頭蛋白ASC：NLRP3和AIM2這一類受體中不含有CARD結(jié)構(gòu)域(Caspase Activation and Recruitment Domain)蒜魄，但含有PYD結(jié)構(gòu)域扔亥，其可以通過與ASC蛋白的PYD結(jié)構(gòu)域結(jié)合形成speck。ASC蛋白含有PYD和CARD結(jié)構(gòu)域权悟，在炎癥小體受體活化后可以通過CARD活化Caspase-1砸王。
此外，細(xì)胞內(nèi)還存在一類可不依賴ASC的峦阁，含有CARD的NLRs受體谦铃。NLRC4在2001年命名為IPAF，其上游可以識別細(xì)菌Ⅲ型分泌系統(tǒng)（如鞭毛）【27】榔昔。NLRC4已含有CARD結(jié)構(gòu)域驹闰，可不依賴于ASC直接結(jié)合活化Caspase-1。
作為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的炎癥小體受體撒会，NLRP1可在炭疽致死因子LF作用下發(fā)生活化嘹朗，但其特殊的“功能性降解”的活化機(jī)制于近期才最終解析【28,29】（詳見此前BioArt的報(bào)道：Science 背靠背| 破解NLRP1炎癥小體的活化之謎，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)董娜研究組和邵峰研究組合作在EMBO J上也發(fā)表了類似的研究結(jié)論：EMBO J. 丨董娜/邵峰合作揭示炭疽致死毒素激活NLRP1B炎癥小體的機(jī)制）诵肛。
總結(jié)來看屹培，這些炎癥小體受體通過識別不同的感染和損傷性刺激在胞內(nèi)形成炎性復(fù)合體。Caspase-1在這個(gè)復(fù)合體內(nèi)活化怔檩，通過自身水解（Autoproteolysis）并形成異源二聚體褪秀，成為具有完整功能的蛋白酶（p20/p10），其繼續(xù)對完成對IL-1β和IL-18的活化以及焦亡薛训。
Caspase-11功能初探
在2011年媒吗，已在炎癥小體領(lǐng)域建樹頗多的Dixit VM團(tuán)隊(duì)在Nature報(bào)道鼠源Caspase-11可以激活非經(jīng)典的炎癥小體活化【30】。
Caspase-11是人源Caspase-4在小鼠的同源蛋白乙埃。本研究指出闸英，既往使用的Strain 129小鼠品系被視為Casp1敲除的模型應(yīng)用于其功能研究，而實(shí)際因Casp1和Casp11基因在小鼠基因組位置極為接近介袜，故這些品系的Casp1敲除實(shí)際上為Casp1/Casp11雙敲除小鼠甫何。
這些既往研究未能清楚解析CASP1和CASP11功能的差異，而將二者的功能混為一談遇伞，導(dǎo)致Caspase-11的功能一直被掩蓋沛豌。該文已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)Caspase-11可以通過未知機(jī)制感受到胞內(nèi)菌的感染，可以不依賴Caspase-1引起細(xì)胞焦亡加派。并且本文的體內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)Caspase-11在致死性炎癥反應(yīng)中較Caspase-1發(fā)揮更為重要的作用叫确。
2013年，Dixit VM團(tuán)隊(duì)繼續(xù)在Science發(fā)文芍锦，證實(shí)革蘭陰性菌可以在胞內(nèi)利用LPS激活Caspase-11竹勉，該作用不依賴于傳統(tǒng)的LPS胞外受體TLR4【31】，即還存在未知的LPS胞內(nèi)受體參與其中娄琉。這是2011年Dixit VM團(tuán)隊(duì)工作的延續(xù)性研究次乓，但其仍未能給出LPS如何激活Caspase-11的答案。
這兩篇研究開始將Caspase-11推上研究熱點(diǎn)孽水，也是首次提出存在非經(jīng)典的炎癥小體信號通路票腰。在炎癥小體被廣泛研究之后，這兩篇文章的出現(xiàn)將研究者的視線投向了其他炎癥Caspase女气。
回顧這兩篇里程碑一般的文章時(shí)杏慰，我們能欣喜的看到，研究人員在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上已經(jīng)撥開迷霧接近了真相炼鞠，而解決下一個(gè)關(guān)鍵問題后缘滥，我們將真正尋找到細(xì)胞焦亡的奧秘。
此時(shí)谒主，Caspase-11如何感應(yīng)胞內(nèi)LPS信號仍然未知朝扼，Caspase-11如何引起焦亡發(fā)生和下游蛋白也是未知。而以此為始的后續(xù)四年里霎肯，關(guān)于焦亡下游通路的研究爆炸性的涌現(xiàn)擎颖，使這兩個(gè)問題被迅速解析。
焦亡下游通路的最終解析
學(xué)術(shù)研究的突破繼續(xù)呈現(xiàn)了量變到質(zhì)變的過程观游。在近20年的探索中搂捧，關(guān)于炎癥Caspase和細(xì)胞焦亡的研究已經(jīng)積累了足夠數(shù)量的論文，確證了炎癥Caspase引起的焦亡是不同于凋亡的死亡形式备典，解析了炎癥小體作為上游信號激活炎癥Caspase的機(jī)制，并將Caspase-11推上了研究熱點(diǎn)意述。
2014年提佣，邵峰研究組在Nature以長文（Article）的形式報(bào)道了Caspase-4/5/11可以直接識別結(jié)合胞內(nèi)菌產(chǎn)生的LPS，而不需要其他胞內(nèi)受體（如NLRP3等）荤崇，該作用可直接活化Caspase-11不經(jīng)過Caspase-1的作用直接發(fā)生焦亡【32】拌屏，完美解析了Dixt VM在11年、13年的工作术荤。
本文的核心發(fā)現(xiàn)頗為有趣倚喂，作者在制備體外純化蛋白時(shí)發(fā)現(xiàn)，在原核E. coli細(xì)胞中純化的Caspase-4/11蛋白較從昆蟲細(xì)胞Sf21中純化的蛋白在電泳分離具有更高的分子量，而將昆蟲細(xì)胞純化的Caspase-4/11蛋白經(jīng)細(xì)菌裂解液或LPS處理后也可以在膠中呈現(xiàn)分子量上升端圈。這一奇特現(xiàn)象最終引導(dǎo)出Caspase-4/11可以不經(jīng)任何受體直接結(jié)合LPS這一結(jié)論焦读，解決了前述兩篇文章一直的困惑。
緊接著在2015年舱权，邵峰和Dixit VM團(tuán)隊(duì)在Nature發(fā)表背靠背的兩篇長文矗晃，以及韓家淮團(tuán)隊(duì)略晚在Cell reseach的文章（比Nature文章晚70天左右在線）均發(fā)現(xiàn)GSDMD分子是Caspase-4/11的下游分子【33-35】。
Caspase-4/11可以直接識別切割gasdermin家族成員GSDMD宴倍，引發(fā)細(xì)胞焦亡张症，這也是繼IL-1β/IL-18后發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)炎癥Caspase的關(guān)鍵底物。三篇文章分別使用不同的策略找到了GSDMD：
1）Dixit VM的文章直接使用了ENU處理后的隨機(jī)突變小鼠來檢測對LPS的敏感性鸵贬，找到Pedigree IGL1351這一突變小鼠對LPS處理不敏感俗他，從而靶向到GSDMD這個(gè)分子（讓人窒息的工作量和研究經(jīng)費(fèi)…）；
2）邵峰組在細(xì)胞水平阔逼，利用永生化的Tlr4-/- iBMDM經(jīng)CRISPR/Cas9進(jìn)行了兩萬余基因的敲除兆衅，經(jīng)LPS電轉(zhuǎn)處理誘導(dǎo)焦亡，收集存活的單克隆細(xì)胞颜价，即對LPS引起焦亡不敏感的細(xì)胞涯保，通過測序gRNA找到GSDMD分子（此文章承襲上一篇Nature文章，研究手段絲絲入扣周伦，當(dāng)然也要感謝CRISPR的橫空出世夕春。）；
3）韓家淮組首先構(gòu)建了穩(wěn)轉(zhuǎn)Flag-NLRP3的J774細(xì)胞专挪，經(jīng)炎癥小體激活處理后經(jīng)IP后的定量MS檢測了NLRP3的相互作用蛋白和結(jié)合豐度及志，經(jīng)分析后找到了9個(gè)活化后結(jié)合增加的蛋白，GSDMD位列其中寨腔，后續(xù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)其參與炎癥小體活化和細(xì)胞焦亡速侈。
三個(gè)課題組分別用不同的思路和工作量找到了目標(biāo)蛋白，人力物力的積累和革新技術(shù)的應(yīng)用讓研究人員更迅速的找到真相迫卢。
到2016年倚搬，GSDMD引起細(xì)胞焦亡的具體機(jī)制被進(jìn)一步廓清，競爭也益激烈乾蛤。2017年共有5個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)表文章證實(shí)這一機(jī)制：邵峰/王大成合作組（Nature）每界、Lieberman（Nature）、Dixit VM（PNAS）家卖、Sebastian Hiller（The EMBO Journal）和韓家淮組（Cell research）【36-40】眨层。
GSDMD自身的N端和C端結(jié)構(gòu)處于自抑制狀態(tài)，經(jīng)炎癥Caspase切割后可以產(chǎn)生GSDMD-N和GSDMD-C兩個(gè)肽段上荡。其中GSDMD-N可以結(jié)合膜脂質(zhì)趴樱，破壞其完整性，使胞膜破裂引起焦亡。此外叁征，其他gasdermin家族成員GSDMA3和GSDMA也具有類似的功能纳账。
這些工作證實(shí)焦亡的最終效應(yīng)蛋白為gasdermin家族成員，將這持續(xù)近30年的問題找到了答案航揉。
<figcaption style="margin-top: 0.66667em; padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">圖8 炎癥小體及焦亡通路</figcaption>
邵峰組沒有停止對焦亡的進(jìn)一步探索塞祈，并用新的工作發(fā)現(xiàn)Caspase-3也可以引起細(xì)胞焦亡，將早早形成的“炎癥Caspase引起焦亡”的觀念打破（過去的主流觀點(diǎn)認(rèn)為Caspase3是凋亡Caspase）帅涂。
邵峰老師在2017年在Nature繼續(xù)發(fā)文發(fā)現(xiàn)Caspase-3可以識別水解gasdermin家族另一成員GSDME分子【41】议薪。該分子在Caspase-3水解后可以以類似GSDMD的模式執(zhí)行細(xì)胞焦亡過程。
值得一提的是媳友，在邵峰課題組發(fā)文之前斯议，已有一篇NC率先發(fā)現(xiàn)了這一機(jī)制【42】。但遺憾的是醇锚，該文仍沒有實(shí)現(xiàn)概念上的突變哼御，認(rèn)為這一種經(jīng)Caspase-3發(fā)生的細(xì)胞死亡是“secondary necrosis”過程，且沒有在內(nèi)源蛋白中驗(yàn)證GSDME的功能焊唬，錯(cuò)失對其關(guān)鍵應(yīng)用價(jià)值的探析（詳見此前BioArt的特別報(bào)道：【BioArt專訪邵峰院士】詳解細(xì)胞焦亡新機(jī)制丨特別報(bào)道）恋昼。
邵峰組的發(fā)現(xiàn)向我們指出，細(xì)胞的死亡形式并不完全是由凋亡和炎癥兩類Caspase決定赶促，而是由其識別水解的底物決定液肌。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)含有較高的GSDME蛋白時(shí)，因焦亡發(fā)生更為迅速鸥滨，Caspase-3活化后可以先發(fā)生焦亡過程嗦哆。
而GSDME低表達(dá)或缺失的細(xì)胞中，Caspase-3仍通過活化Apaf-1發(fā)生凋亡婿滓。此外老速，邵峰組還發(fā)現(xiàn)正常細(xì)胞中GSDME表達(dá)要高于常規(guī)的腫瘤細(xì)胞，而機(jī)體在接受化療后正常細(xì)胞可存在Caspase-3的活化從而影響正常細(xì)胞的存活凸主。這提示GSDME可以作為新靶點(diǎn)橘券，以減少接受化療病人的正常組織損傷。
2018年卿吐，兩個(gè)獨(dú)立的研究團(tuán)隊(duì)分別在Science和PNAS上報(bào)道鼠疫耶爾森氏菌Yersina可以通過Caspase-8水解GSDMD引起焦亡（詳見此前BioArt的報(bào)道：重點(diǎn)推薦旁舰！Science+PNAS更新認(rèn)識，賦予Caspase-8參與細(xì)胞焦亡過程的新功能——邵峰點(diǎn)評）【43,44】但两。
在Yersina感染中鬓梅，毒力蛋白YopJ通過抑制TAK1（TGFβ-activated kinase）活性活化了RIP1和Caspase-8供置，對GSDMD執(zhí)行水解引起焦亡谨湘，而Caspase-1/11均不參與該型焦亡的起始過程。在解析了一條新的焦亡通路之余，這兩篇研究也繼續(xù)佐證了邵峰課題組對焦亡研究的新論斷：細(xì)胞死亡類型不由哪一種Caspase決定紧阔，而是Caspase的哪一種底物決定坊罢。
自此，“焦亡”這一細(xì)胞死亡的概念已經(jīng)與其發(fā)現(xiàn)定義之初發(fā)生了太多變化擅耽。NCCD（The Nomenclature Committee on Cell Death）每隔幾年會(huì)在Cell Death & Differentiation雜志根據(jù)進(jìn)展更新細(xì)胞死亡的概念活孩。
在2009年和2012年的NCCD中，“焦亡”的定義被認(rèn)為是由Caspase-1活化引起的炎癥性細(xì)胞死亡【45,46】乖仇。
而在2018年中（上百名細(xì)胞死亡領(lǐng)域的科學(xué)家聯(lián)合在Cell Death & Differentiation雜志發(fā)表文章）憾儒，NCCD將其修正為：一種依賴于gasdermin家族蛋白形成質(zhì)膜膜孔的可調(diào)控的細(xì)胞死亡（Regulated cell death），經(jīng)常但并不總因炎癥性Caspase的活化而完成（A type of RCD that critically depends on the formation of plasma membrane pores by members of the gasdermin protein family, often (but not always) as a consequence of in?ammatory caspase activation.）【47】乃沙。
自2000年焦亡概念被提出后起趾，它的定義已脫離了最初發(fā)現(xiàn)的上游蛋白Caspase-1，而是由其效應(yīng)蛋白gasdermin決定警儒。
<figcaption style="margin-top: 0.66667em; padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">細(xì)胞不同的死亡方式训裆。圖片引自：Cell Death & Differentiation，2018</figcaption>
細(xì)胞焦亡下游事件的解析也極大地增加了焦亡的可控性蜀铲。哈佛大學(xué)吳皓課題組順利解析了Gasdermin A3引起細(xì)胞焦亡的膜孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)【48】边琉，為尋找可控靶點(diǎn)提供了結(jié)構(gòu)支持。目前记劝，GSDMD特異的小分子抑制劑NSA（necrosulfonamide）也已被找到【49】变姨，其可特異靶向GSDMD-Cys191，抑制其寡聚體形成隆夯。
盡管焦亡的發(fā)生有如“燎原之勢”難以控制钳恕，Petr Broz課題組仍發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)存在對抗焦亡的膜修復(fù)分子機(jī)器，即通過ESCRT系統(tǒng)（endosomal sorting complexes required for transport蹄衷，轉(zhuǎn)運(yùn)必需內(nèi)體分選復(fù)合物）在GSDMD-N產(chǎn)生的膜孔處收縮破損質(zhì)膜忧额，完成修復(fù)【50】。
隨著細(xì)胞焦亡分子機(jī)制的解析及其下游事件逐步引起更多同行的關(guān)注愧口，近兩年國內(nèi)外相關(guān)的研究工作逐步增多睦番，圍繞細(xì)胞焦亡“挖礦”成了最近這一段時(shí)期的時(shí)風(fēng)。
例如耍属，中南大學(xué)呂奔團(tuán)隊(duì)闡明了膿毒癥中Caspase-11通過活化其底物GSDMD來誘導(dǎo)彌散性血管內(nèi)凝血的形成托嚣，揭示了免疫與凝血的內(nèi)在聯(lián)系（Blood | 呂奔團(tuán)隊(duì)揭示膿毒癥誘發(fā)彌散性血管內(nèi)凝血的機(jī)制；Immunity | 呂奔團(tuán)隊(duì)解密細(xì)菌感染誘發(fā)凝血反應(yīng)的機(jī)制 ）厚骗；南京醫(yī)科大學(xué)免疫學(xué)系的楊碩教授團(tuán)隊(duì)等揭示了炎癥小體下游焦亡效應(yīng)分子GSDMD通過調(diào)節(jié)cGAS介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)來控制結(jié)腸炎發(fā)生的新機(jī)制以及報(bào)道了細(xì)胞焦亡效應(yīng)蛋白在多發(fā)性硬化癥中的致病機(jī)制（Sci Adv丨楊碩/戴略合作揭示焦亡效應(yīng)分子GSDMD調(diào)節(jié)腸炎發(fā)生新機(jī)制示启；JEM | 楊碩/胡剛/王冰微合作發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡效應(yīng)分子在多發(fā)性硬化癥中的致病機(jī)制）；2020年年初领舰，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所的黃波教授團(tuán)隊(duì)研究展示了CAR-T細(xì)胞激活靶細(xì)胞Capase-3并活化gasdermin E GSDME誘導(dǎo)癌癥靶細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞焦亡夫嗓；進(jìn)而同時(shí)釋出ATP迟螺、HMGB1等因子，這些因子激活巨噬細(xì)胞內(nèi)的caspase-1-GSDMD和MAPK-NF B炎癥通路舍咖，進(jìn)而引起炎癥因子風(fēng)暴矩父。
這項(xiàng)研究為解決CAR-T療法的副作用提供了潛在的方法，為優(yōu)化設(shè)計(jì)新一代更加安全高效的治療癌癥的CAR-T提供思路排霉。（亮點(diǎn)推薦 | CAR-T療法副作用或解決——黃波教授團(tuán)隊(duì)揭示CAR-T療法引起炎癥因子風(fēng)暴的機(jī)理）窍株；2020年5月4日，中科院上海巴斯德研究所的劉星研究員與美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Judy Lieberman教授及吳皓教授合作報(bào)道了通過高通量篩選發(fā)現(xiàn)靶向GSDMD的小分子抑制劑——雙硫侖(disulfiram)攻柠，并揭示該小分子化合物對GSDMD成孔作用的抑制機(jī)理（Nat Immuno | 劉星/Judy Lieberman/吳皓合作揭示膿毒癥治療新候選藥物）球订；2020年圍繞細(xì)胞焦亡最為重要的工作要屬前不久，兩篇背靠背發(fā)表在Nature上的文章（Judy Lieberman 組的張志斌博士一篇瑰钮，邵峰老師和北大劉志博團(tuán)隊(duì)合作一篇）辙售，揭示了細(xì)胞焦亡在腫瘤免疫方面的全新功能（Nature背靠背 | 張志斌/劉志博/邵峰等揭示細(xì)胞焦亡在腫瘤免疫方面的全新功能）；另外飞涂，對于細(xì)胞焦亡領(lǐng)域來說旦部，還有一項(xiàng)更新認(rèn)識的重要發(fā)現(xiàn)是，2020年4月17日较店，邵峰課題組在Science發(fā)表文章士八，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞（如CTLs，NK細(xì)胞等）中的絲氨酸蛋白酶Granzyme A可以經(jīng)穿孔素（perforin）進(jìn)入靶細(xì)胞梁呈，通過水解Gasdermin B（GSDMB）分子Lys229/Lys244位點(diǎn)誘導(dǎo)靶細(xì)胞發(fā)生焦亡（更新認(rèn)識丨邵峰組Science報(bào)道細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的機(jī)制）婚度，值得一提的是在這篇Science文章發(fā)表之前不久的Judy Lieberman 組的張志斌博士那篇Nature論文里面也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)論，聚焦的是另一個(gè)絲氨酸蛋白酶Granzyme B官卡，驗(yàn)證了Granzyme B對GSDME 的切割以及由此誘導(dǎo)的依賴于GSDME 的細(xì)胞焦亡蝗茁，共同改寫了焦亡只能經(jīng)Caspase活化的定論。值得一提的是寻咒，今年年初哮翘，中科院生物物理所丁璟珒課題組和邵峰組合作在Cell上發(fā)表題文章，從結(jié)構(gòu)學(xué)角度發(fā)現(xiàn)了caspase-1/4/11-GSDMD復(fù)合物形成中的關(guān)鍵特點(diǎn)（Cell | 丁璟珒/邵峰合作揭示細(xì)胞焦亡中Caspase與GSDMD結(jié)合的結(jié)構(gòu)學(xué)特點(diǎn)）毛秘。
2019年饭寺，邵峰等應(yīng)邀為Nature Reviews Immunology撰寫Gasdermin專題綜述
在細(xì)胞焦亡這場發(fā)現(xiàn)之旅里，幾代科研人員竭心盡力叫挟，終于將焦亡這一細(xì)胞死亡類型解析清楚艰匙，重要的是該領(lǐng)域蘊(yùn)藏了巨大的轉(zhuǎn)化前景，或許細(xì)胞因子風(fēng)暴抹恳、腫瘤免疫员凝、CAR-T療法的一系列問題有望從細(xì)胞焦亡的角度逐步得到一些解決。
在這漫長的歷程里奋献，觀念和技術(shù)是影響科學(xué)發(fā)現(xiàn)極為關(guān)鍵的因素健霹。錯(cuò)誤或片面的觀念會(huì)阻礙對真相的認(rèn)識和繼續(xù)探索硕舆；而新檢測方法的出現(xiàn)幫助重新定義概念，新技術(shù)的應(yīng)用助力迅速鎖定研究核心骤公。
在閱讀10年前、20年前那些里程碑似的論文時(shí)扬跋，我們看到前行者不懈的向科學(xué)難題發(fā)起沖鋒阶捆，在解決舊問題之時(shí)又產(chǎn)生新問題，而這種反復(fù)螺旋式的求索照亮了生命科學(xué)研究中的諸多黑暗钦听。如今再審視我們現(xiàn)有的答案洒试，那些我們已經(jīng)接受的觀念里，還有多少真相被虛掩著朴上，那些已知的復(fù)雜機(jī)制和通路里垒棋，還有多少問號潛藏著難以想象的真相。我們期待著新的答案和新的問題痪宰。
最后叼架，BioArt特別致敬細(xì)胞焦亡領(lǐng)域最亮的那顆星 ——邵峰。
