Basic Information
- 英文標題: Immunogenic cell death in cancer: targeting necroptosis to induce antitumour immunity
- 中文標題:免疫原性細胞死亡在癌癥中的作用:靶向壞死性凋亡以誘導抗腫瘤免疫力
- 發(fā)表日期:07 March 2024
- 文章類型:Review Article
- 所屬期刊:Nature Reviews Cancer
- 文章作者:Pascal Meier | John Silke
- 文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41568-024-00674-x
Abstract
- 大多數(shù)轉(zhuǎn)移性癌癥仍無法治愈尘颓,這是因為出現(xiàn)了對凋亡具有抗性的克隆細胞,這種情況由腫瘤內(nèi)異質(zhì)性和腫瘤進化所推動磺箕。
- 為了改善治療效果喷面,治療方法不僅應該殺死癌細胞耗溜,還應該激活免疫系統(tǒng)來對抗腫瘤痴鳄,以清除任何經(jīng)治療后仍然存活的殘余癌細胞昆著。
- 盡管當前的癌癥療法嚴重依賴于凋亡——這是一種主要在免疫學上沉默的細胞死亡形式——但越來越多的興趣集中在利用如壞死性凋亡這樣的免疫原性細胞死亡形式上县貌。
- 與凋亡不同,壞死性凋亡產(chǎn)生第二信使分子作用于腫瘤微環(huán)境中的免疫細胞凑懂,向它們發(fā)出危險信號煤痕。
- 這種溶解性的細胞死亡形式優(yōu)化了抗原和佐劑對免疫細胞的供給,通過結(jié)合細胞自殺和免疫反應的方法接谨,有可能增強抗癌治療策略摆碉。
- 在這篇綜述中,我們討論了壞死性凋亡的機制以及它如何激活抗原呈遞細胞脓豪、促進CD8+ T細胞的交叉啟動巷帝,并誘導抗腫瘤免疫反應。
- 我們還探討了這些策略暴露癌細胞以接受免疫攻擊的機會和潛在缺點扫夜。
Introduction
- 細胞擁有感知機制來檢測損傷楞泼、功能障礙和適應性差異驰徊。
- 在極端情況下,這些途徑會觸發(fā)細胞死亡堕阔。
- 因此辣垒,細胞要想變得癌化,就必須抑制或阻止細胞死亡途徑的激活印蔬。
- 對腫瘤發(fā)生過程的這一認識已經(jīng)導致了旨在重新建立或增加腫瘤細胞對細胞死亡敏感性的藥物的開發(fā)勋桶。
- 毫無疑問,無論是傳統(tǒng)化療還是靶向療法侥猬,抗癌藥物的治療指數(shù)與其特異性殺死癌細胞的能力密切相關1例驹。
- 通過激活癌細胞自身的細胞死亡機制來殺死它們的策略得到了臨床應用中令人鼓舞的結(jié)果的支持,這些結(jié)果集中在觸發(fā)癌細胞死亡的治療策略上2,3退唠。
- 然而鹃锈,即使抗癌療法導致大量腫瘤細胞死亡,患者通常也會經(jīng)歷復發(fā)4瞧预。
- 獲得性藥物耐受常常阻礙癌癥治療達到穩(wěn)定和完全的療效5屎债。
- 此外,非突變型藥物耐受機制也可以支持殘留癌細胞的存活垢油,這些細胞隨后成為腫瘤復出的儲備來源5,6盆驹。
- 為了改善當前的治療方案并引發(fā)持久的保護作用,通過一種能喚醒免疫系統(tǒng)的進程來殺死癌細胞是一種極具前景的策略滩愁。
- 然而躯喇,大多數(shù)抗癌藥物通過凋亡的方式殺死癌細胞7,這是一種形式的細胞死亡硝枉,身體每天都會利用它清除超過十億個細胞廉丽,而這種死亡通常不會誘發(fā)免疫學反應
- 與凋亡不同,壞死性凋亡是一種爆炸性的細胞死亡形式妻味,在此過程中正压,細胞通常會膨脹然后破裂。
- 這種非凋亡性的細胞死亡是機體清除被病原體感染的細胞的一種自然方式责球。
- 以這種方式死亡的細胞還會向周圍區(qū)域釋放大量小分子信號物質(zhì)焦履,即所謂的損傷相關分子模式(DAMPs),這些物質(zhì)能夠引發(fā)炎癥并吸引免疫細胞棕诵。
- 鑒于我們對壞死性凋亡作為一種免疫原性的受調(diào)控細胞死亡形式的理解不斷進步裁良,以及臨床中利用抗腫瘤免疫反應的興趣日益增長,本文概述了凋亡和壞死性凋亡的分子機制校套、調(diào)控、免疫學后果牧抵,以及將其作為抗癌療法的目標所面臨的機遇和挑戰(zhàn)笛匙。
Cell death pathways and immune engagement
- 細胞死亡是一個正常的穩(wěn)態(tài)過程侨把。
- 但如果免疫系統(tǒng)被激活,它必須拼湊并調(diào)查死亡與危險之間的因果關系妹孙。
- 因此秋柄,高級多細胞生物體已經(jīng)發(fā)展出多種相互關聯(lián)的細胞死亡途徑(見框1),以擴展垂死細胞與免疫系統(tǒng)之間溝通的深度蠢正。
- 凋亡是在胚胎發(fā)育和成人組織穩(wěn)態(tài)期間細胞周轉(zhuǎn)的默認途徑骇笔,并且,可能作為結(jié)果嚣崭,它通常是免疫學上靜默的笨触。
- 而在另一端,像壞死性細胞死亡這樣的溶解型細胞死亡雹舀,與病原體檢測相關聯(lián)芦劣,因此會觸發(fā)強烈的免疫反應。
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Mechanisms of cell death regulation
細胞死亡調(diào)控機制
- 為了便于與壞死性凋亡進行比較说榆,我們首先考察凋亡的分子機制(圖1)虚吟。
- 凋亡可以通過外源性和內(nèi)源性細胞死亡途徑觸發(fā)。
- 在外源性凋亡中签财,死亡受體(如腫瘤壞死因子受體1(TNFR1)串慰、FAS(也稱為CD95)、腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體受體1(TRAILR1唱蒸;也稱為DR4)模庐、TRAILR2(也稱為DR5)、DR3和DR6)的激活導致caspase 8的激活油宜。
- 在I型細胞(如免疫細胞)中掂碱,caspase 8直接切割并激活執(zhí)行者caspase 3和caspase 7,導致凋亡并將殘留物封裝入凋亡小泡慎冤,這有助于它們被吞噬細胞清除疼燥。
- 在II型細胞(如非免疫細胞)中,caspase 8的激活效率較低蚁堤。
- 因此醉者,死亡受體誘導的凋亡需要caspase 8介導的BCL-2家族蛋白BH3相互作用域死亡激動劑(BID)的切割,以激活線粒體作為凋亡信號的放大器披诗。
- 在內(nèi)源性凋亡中撬即,BCL-2家族蛋白觸發(fā)線粒體外膜通透性(MOMP),導致線粒體內(nèi)含物(如細胞色素c)釋放到胞質(zhì)溶膠呈队。
- 細胞色素c隨后激活凋亡蛋白酶激活因子1(APAF1)剥槐,后者反過來觸發(fā)caspase 9的激活,隨后是caspase 3和caspase 7的激活
Fig. 1: Extrinsic and intrinsic pathways to cell death.
- 外源性細胞死亡刺激因子可激活死亡受體宪摧,如腫瘤壞死因子受體1(TNFR1)粒竖、FAS颅崩、腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體受體1(TRAILR1)、TRAILR2或Toll樣受體(例如蕊苗,TLR4和TLR3)沿后。
- 在FAS配體(FASL)或腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TRAIL)的刺激下,死亡受體FAS朽砰、TRAILR1和TRAILR2通過死亡結(jié)構域(DD)介導的與FAS相關死亡結(jié)構域蛋白(FADD)的相互作用激活caspase 8尖滚,隨后激活caspase 3和caspase 7,直接導致I型細胞凋亡瞧柔。
- 在II型細胞中漆弄,caspase 8的激活效率較低,但通過caspase 8介導的BCL-2家族蛋白BH3相互作用域死亡激動劑(BID)裂解為截短的BID(tBID)來補償非剃,這通過內(nèi)在途徑啟動凋亡置逻。
- 腫瘤壞死因子(TNF)結(jié)合到TNFR1后,或者雙鏈RNA(dsRNA)結(jié)合到TLR3备绽,或脂多糖(LPS)結(jié)合到TLR4后券坞,TNFR1的死亡結(jié)構域或含有TIR結(jié)構域的干擾素β誘導蛋白TRIF的RIP同型相互作用基序(RHIM)與受體相互作用的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1(RIPK1)的相應結(jié)構域相互作用,RIPK1作為支架并在稱為復合物II或ripoptosome的蛋白質(zhì)復合物中對細胞存活作出貢獻肺素。
- 在這個復合物內(nèi)恨锚,細胞FLICE樣抑制蛋白剪接變體L(cFLIPL)刺激caspase 8的次致死性激活,從而通過caspase 8介導的RIPK1倍靡、RIPK3和泛素羧基末端水解酶CYLD的裂解來促進細胞存活猴伶,這阻止了凋亡和壞死性凋亡。
- 在某些條件下塌西,RIPK1可通過驅(qū)動RIPK3自磷酸化和激活來觸發(fā)壞死性凋亡他挎。
- TLR4、TLR3和Z-DNA結(jié)合蛋白1(ZBP1)也可獨立于RIPK1刺激RIPK3激活捡需。
- 一旦被激活办桨,RIPK3磷酸化并激活混合譜系激酶結(jié)構域樣假激酶(MLKL),導致壞死性凋亡站辉。
- 內(nèi)在細胞死亡刺激因子激活BCL-2家族中的穿孔形成成員呢撞,包括BAX、BAK和BOK饰剥。
- 它們的激活受到促死BH3-only蛋白(如BIM殊霞、PUMA、BAD汰蓉、NOXA和BMF)與促生存BCL-2家族成員BCL-XL绷蹲、BCL-W、MCL1和A1之間平衡的調(diào)控古沥,并最終導致線粒體外膜通透性(MOMP)增加以及諸如細胞色素c瘸右、第二線粒體來源的caspase激活因子(SMAC)或HTRA2等促凋亡因子的釋放娇跟。
- 這些因子一旦釋放岩齿,會增強或促進caspase 3和caspase 7的作用太颤,導致細胞凋亡,即依賴caspase的細胞死亡盹沈。
- 此外龄章,caspase介導的環(huán)鳥苷酸-腺苷酸合成酶(cGAS)和干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF3)的裂解抑制了一型干擾素反應及由線粒體DNA(mtDNA)在線粒體外膜通透性增加后進入胞質(zhì)而產(chǎn)生的可誘導損傷相關分子模式(iDAMPs)的產(chǎn)生。
- ER乞封,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)做裙;STING,干擾素基因刺激器肃晚。
- 壞死性凋亡可以通過死亡受體锚贱、模式識別受體(PRRs)如Toll樣受體(TLRs;例如关串,TLR4)和核酸傳感器(例如拧廊,TLR3和Z-DNA結(jié)合蛋白1(ZBP1))的激活而被誘導。
- 壞死性凋亡依賴于受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶3(RIPK3)的激活晋修,該激酶反過來磷酸化混合譜系激酶結(jié)構域樣假激酶(MLKL)吧碾。
- 盡管壞死性凋亡信號傳導的確切機制尚未完全明了,但RIPK3介導的MLKL磷酸化觸發(fā)了MLKL構象的變化墓卦,促進了其寡聚化倦春、向細胞膜轉(zhuǎn)位及破壞細胞膜,最終導致溶細胞性細胞死亡落剪。
- 對于RIPK3激活和壞死性凋亡信號傳導至關重要的是其被招募至含有RIP同型相互作用基序(RHIM)的蛋白質(zhì)睁本。
- RHIM是短而保守的蛋白質(zhì)序列,它們介導RHIM:RHIM淀粉樣纖維的形成忠怖,在其中通過自磷酸化激活RIPK3呢堰。
- 在人類和小鼠中,已鑒定出四種含有RHIM的蛋白質(zhì):RIPK1脑又、含TIR結(jié)構域誘導干擾素-β的適配器(TRIF)暮胧、ZBP1和RIPK3本身。
- 將RIPK3通過RHIM依賴的方式招募到RIPK1问麸、TRIF或ZBP1的RHIM上就足以觸發(fā)RIPK3的激活和壞死性凋亡往衷。
Fig. 2: Necroptotic signalling.
- 凋亡小體通路可由溶瘤病毒摇锋、病原體成分如脂多糖(LPS)和雙鏈RNA(dsRNA泣洞;例如,Riboxxol或poly(I:C))奠蹬、以及死亡配體如腫瘤壞死因子(TNF)和TNF相關凋亡誘導配體(TRAIL)觸發(fā)哮笆,這些配體與死亡受體如腫瘤壞死因子受體1(TNFR1)或Toll樣受體(TLRs)来颤,包括TLR4和TLR3結(jié)合汰扭。
- 這些過程導致受體相互作用的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶3(RIPK3)通過含有RIP同源相互作用基序(RHIM)結(jié)構域的蛋白質(zhì)激活,如RIPK1福铅、含TIR結(jié)構域的干擾素-β誘導適配器(TRIF)或Z-DNA結(jié)合蛋白1(ZBP1)萝毛。
- 當胱天蛋白酶8(caspase 8)活性低、缺失或被抑制時滑黔,如對病毒抑制劑的反應笆包、藥理學抑制及遺傳或表觀遺傳丟失,凋亡小體信號繼續(xù)進行略荡。
- 這是因為caspase 8通過裂解和失活促進凋亡小體的蛋白質(zhì)來抑制凋亡小體細胞死亡庵佣,包括RIPK1、RIPK3和泛素羧基末端水解酶CYLD汛兜。
- 在可以刺激凋亡小體的途徑中巴粪,TNF介導的TNFR1激活是凋亡小體信號啟動的最佳理解機制。
- 凋亡小體依賴于混合譜系激酶結(jié)構域樣(MLKL)偽激酶由RIPK3激活粥谬。
- RIPK3介導的MLKL磷酸化觸發(fā)構象變化肛根,這促進了寡聚化、泛素化帝嗡、向細胞膜轉(zhuǎn)位和破壞細胞膜晶通,最終導致溶解性細胞死亡,使構成性的損傷相關分子模式(cDAMPs)和響應核因子-κB(NF-κB)和/或干擾素信號產(chǎn)生的可誘導DAMPs(iDAMPs)釋放哟玷。
- MLKL的泛素化對于其有效轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜熱點區(qū)域是必需的狮辽。
- cIAP,細胞凋亡抑制蛋白巢寡;DD喉脖,死亡結(jié)構域;IKK抑月,核因子-κB抑制劑激酶树叽;LUBAC,線性泛素鏈組裝復合物谦絮;MK2题诵,圖譜激酶-激活的蛋白激酶2;PRR层皱,模式識別受體性锭;SMAC,第二線粒體來源的caspase激活劑叫胖;TAK1草冈,轉(zhuǎn)化生長因子-β激活的激酶1。
- 壞死性凋亡信號通路受到多種翻譯后修飾的嚴格調(diào)控。
- TNFR1途徑是最早被發(fā)現(xiàn)的壞死性凋亡途徑之一怎棱。
- 受體結(jié)合后哩俭,RIPK1迅速被招募到一個與受體相關的復合物中。
- 這個復合物被稱為TNFR1信號復合體I拳恋,其中包含TNFR1相關死亡結(jié)構域蛋白(TRADD)凡资、細胞抑制凋亡蛋白1(cIAP1)、cIAP2诅岩、TNFR相關因子2(TRAF2)讳苦、線性泛素鏈組裝復合體(LUBAC)以及激酶復合體TAK1–TAB2–TAB3带膜、IKKα–IKKβ–NEMO和TBK1–IKKε–TANK–NAP1等其他蛋白質(zhì)吩谦。
- 在TNFR1信號復合體I中,RIPK1被核因子-κB激酶亞基β(IKKβ)膝藕、TANK結(jié)合激酶1(TBK1)式廷、轉(zhuǎn)化生長因子-β激活的激酶1(TAK1)和絲裂原活化蛋白激酶激活的蛋白激酶2(MK2)磷酸化,并被cIAP1芭挽、cIAP2和LUBAC多泛素化滑废。
- 這些翻譯后修飾有助于觸發(fā)促炎性和促存活轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB(NF-κB)及絲裂原活化蛋白激酶的激活。
- 同時袜爪,RIPK1的這些磷酸化和泛素化事件也抑制了它從復合體I中的脫離蠕趁。
- 因此,如果RIPK1未能被泛素化或磷酸化辛馆,它可以從TNFR1信號復合體I中分離出來俺陋,與RIPK3、FAS相關死亡結(jié)構域蛋白(FADD)昙篙、細胞FLICE樣抑制蛋白剪接變異體L(cFLIPL)和胱天蛋白酶8形成次級胞質(zhì)復合體(復合體II)腊状。
- 復合體II的形成并不一定會導致細胞死亡,因為復合體II中RIPK1誘導的壞死性凋亡仍被胱天蛋白酶8的酶活性所抑制苔可,胱天蛋白酶8能切割RIPK1缴挖、RIPK3和泛素羧基末端水解酶CYLD。
- 因此焚辅,壞死性凋亡通常需要抑制胱天蛋白酶映屋,因為胱天蛋白酶8的蛋白水解活性是這條細胞死亡途徑的主要抑制因素。
- 當胱天蛋白酶8活性喪失或受到抑制時(例如同蜻,在實驗條件下通過抑制胱天蛋白酶或遺傳去除FADD或胱天蛋白酶8棚点,或生理條件下由病毒蛋白如CrmA或表達高水平剪接變異體cFLIPS的細胞),RIPK1會在復合體II中積累埃仪,觸發(fā)RHIM依賴性的RIPK3招募和激活乙濒。
- TRIF 和 ZBP1 的 RHIMs 也可以觸發(fā)壞死性凋亡信號(圖 2)。
- TRIF 在例如 TLR3 或 TLR4 信號傳導過程中充當多效性的接頭蛋白。
- 盡管最初定義為一種 DNA 結(jié)合蛋白颁股,人們普遍認為 ZBP1 作為核酸傳感器主要識別細胞中的替代左旋雙螺旋 RNA 結(jié)構么库,稱為 Z-RNA56。
- 這類 Z-RNA 常常由病毒編碼甘有,被 ZBP1 的 Zα 域檢測到以誘導細胞死亡并限制病毒傳播诉儒。
- 因此,ZBP1 是我們抗病毒免疫的重要組成部分亏掀。
- 然而忱反,Z-RNA 也可以從內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄元件特別是短散布核元件產(chǎn)生,如果異常產(chǎn)生滤愕,則可以被 ZBP1 感知并可能導致細胞死亡和炎癥性疾病57,58,59温算。
- TRIF 和 ZBP1 都能夠在沒有 RIPK1 的情況下啟動壞死性凋亡60,61,62,63。
- 實際上间影,RIPK1 似乎對 TRIF 依賴性和 ZBP1 依賴性的壞死性凋亡具有負調(diào)控作用注竿。
- RIPK1 至少部分通過將 caspase 8 招募到 TRIF 和 ZBP1 來介導這一效應,其中 caspase 8 切割并失活促進壞死性凋亡的蛋白質(zhì)魂贬,包括 RIPK3巩割、CYLD 和 RIPK1 自身。
- 相應地付燥,RIPK1 的 RHIM 發(fā)生突變的小鼠由于自發(fā)性壞死性凋亡而在胚胎發(fā)生期間死亡61,62宣谈。
- 這種異常的壞死性凋亡是由 ZBP1 介導的,并且在較小程度上由 TRIF 介導61,62键科。
- 此外闻丑,RIPK3 或 ZBP1 缺陷阻止了 Ripk1 和 Casp8 雙敲除小鼠的出生后致死性,這表明 RIPK1 抑制 ZBP1 誘導的和 RIPK3 誘導的致命性壞死性凋亡61,64,65萝嘁。
- RIPK1 丟失觸發(fā) ZBP1 依賴性和 TRIF 依賴性壞死性凋亡的原因似乎是感知源自內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄元件和短散布核元件的雙鏈 RNA(dsRNA)配體在小鼠細胞中梆掸。
- 一致地,一種不能結(jié)合 Z-RNA 的突變型 ZBP1 蛋白無法在 Ripk1 敲除動物中驅(qū)動壞死性凋亡58,66
- 最終牙言,這些含有RHIM的蛋白質(zhì)的主要作用是結(jié)合激酶RIPK3酸钦,并通過導致其寡聚化和自磷酸化來促進其自身激活。
- 一旦激活咱枉,RIPK3結(jié)合卑硫、磷酸化并激活MLKL,形成類似淀粉樣結(jié)構蚕断,這一結(jié)構被稱為壞死體欢伏,是壞死性細胞死亡途徑中的一個關鍵步驟。
- MLKL包含一個N端四螺旋束(4HB)‘殺手’域亿乳、一個支撐結(jié)構和一個C端類激酶域硝拧。
- 在穩(wěn)態(tài)條件下径筏,MLKL的偽激酶域作為鎖扣限制4HB域的活動。
- RIPK3介導的人類MLKL在Thr357和Ser358位點的磷酸化(或小鼠MLKL中的Ser345)觸發(fā)了MLKL構象的變化障陶,釋放出4HB域滋恬。
- 這促進了MLKL的寡聚化、膜轉(zhuǎn)位和膜破裂抱究。
- 一種導致MLKL自發(fā)激活的錯義突變恢氯,獨立于RIPK3,促進了小鼠中由壞死性引起的致命新生炎癥和造血功能障礙鼓寺。
- 盡管MLKL激活的初始步驟已相當明確勋拟,但其從被RIPK3磷酸化到寡聚化、轉(zhuǎn)位以及插入質(zhì)膜執(zhí)行壞死性的具體過程仍然不完全清楚妈候。
- 雖然MLKL的磷酸化是壞死性信號傳導的一個關鍵步驟和標志敢靡,但在MLKL向質(zhì)膜轉(zhuǎn)運的過程中還存在其他的調(diào)控點。
- 除了磷酸化外州丹,MLKL還需要在Lys219位點通過Lys63連接的泛素鏈進行泛素化醋安,才能有效地在質(zhì)膜上形成高級聚合物。
- 此外墓毒,MLKL還通過高爾基體-微管-肌動蛋白依賴機制與緊密連接蛋白共運輸。
- 即便如此亲怠,MLKL仍不一定能發(fā)揮殺傷作用所计,因為它的活性可以通過泛素化和與flotillin以及所需的運輸內(nèi)吞分選復合體(ESCRT)機器的相互作用受到限制。
Immunological consequences of cell death
細胞死亡的免疫學后果
- 目前的觀點認為团秽,細胞死亡并非終點主胧,而是與組織微環(huán)境中的哨兵細胞溝通的開始,判斷這種死亡是否可疑或無關緊要习勤。
- 因此踪栋,免疫學后果非常依賴于上下文(圖3)。
- 最終图毕,免疫系統(tǒng)正在尋找諸如損傷相關分子模式(DAMPs)等線索夷都。
- 這些線索多種多樣,從胞內(nèi)蛋白和可誘導的細胞因子到基因組或線粒體DNA予颤。
- 檢測這些線索的第一道障礙是囤官,在凋亡過程中,大多數(shù)這些信息在未被評估前就已經(jīng)被包裹起來蛤虐。
- 凋亡的胱天蛋白酶活性有助于產(chǎn)生新的找我信號(例如溶磷脂膽堿党饮、鞘氨醇1-磷酸、CX3C趨化因子配體1(CX3CL1)和三磷酸腺苷)和吃我信號(例如磷脂酰絲氨酸驳庭、磷脂乙醇胺刑顺、細胞間黏附分子3(ICAM3)和鈣網(wǎng)蛋白信號),這些信號提示其他細胞需要迅速清除凋亡細胞。
- 胱天蛋白酶還可以直接或間接阻礙損傷相關分子模式的釋放和產(chǎn)生蹲堂,特別是基因組和線粒體DNA荞驴。
- 因此,胱天蛋白酶可以使信號分子失活贯城,如環(huán)鳥苷酸-環(huán)腺苷酸合成酶(cGAS)和轉(zhuǎn)錄因子干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF3)熊楼,否則這些信號分子將驅(qū)動免疫原性細胞因子的產(chǎn)生。
- 因此能犯,凋亡通常是非免疫原性的鲫骗,這是因為免疫原性信號被主動中和,而非不存在踩晶。
- 如果凋亡過程未能妥善處理損傷相關分子模式执泰,例如吞噬過程受阻或延遲,則可能變?yōu)槊庖咴浴?/li>
- 這種情況已在癌癥治療中通過輻射或幾種DNA損傷化療藥物或有絲分裂抑制劑觀察到
Fig. 3: Apoptotic and necroptotic cells have differential effects on DC maturation and immune responses.
- 未成熟樹突狀細胞(DCs)吞噬死亡細胞使外周DC能夠采樣和處理抗原渡蜻,并且刺激它們遷移到次級淋巴器官术吝,在那里它們經(jīng)歷成熟過程并與初始T細胞相互作用(見框3)。
- 根據(jù)環(huán)境信號的存在與否茸苇,此類DC可成熟為耐受性或免疫原性的DC排苍。
- 在沒有感染的情況下吞噬凋亡細胞會觸發(fā)耐受性DC的發(fā)育,通過與T細胞的相互作用(信號1)学密,這些DC可以重新編程T細胞進入靜息狀態(tài)或促進它們的消除淘衙。
- 與凋亡細胞或通過壞死死亡的細胞不同,死亡細胞激活壞死性信號通路可產(chǎn)生一個啟動免疫信號(稱為信號-1)腻暮,這可能導致外周DC向免疫原性命運的偏移彤守。
- 該信號包括組成型相關分子模式(cDAMPs)和誘導型DAMPs(iDAMPs),這些在細胞裂解時以高濃度釋放到微環(huán)境中哭靖。
- cDAMPs是存在于死亡前但僅由死亡細胞釋放的免疫刺激性細胞因子具垫。
- 相反,iDAMPs是在響應壞死性信號傳導級聯(lián)激活而新合成的因素试幽,同時驅(qū)動轉(zhuǎn)錄因子如核因子-κB(NF-κB)或干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF3)的激活筝蚕,而在細胞承諾死亡的同時發(fā)生。
- 吞噬死亡細胞(信號0)加上cDAMPs和iDAMPs(信號-1)的存在導致免疫原性DC的成熟抡草,這些DC能夠驅(qū)動T細胞交叉啟動饰及。
- 將iDAMPs的產(chǎn)生與細胞死亡脫鉤(未顯示)會消除交叉啟動和抗腫瘤免疫,證明了iDAMPs對于啟動適應性免疫反應的重要性康震。
- 信號1是由吞噬死亡細胞后從抗原加工得到的主要組織相容性復合體(MHC) I類相關肽介導的抗原識別事件燎含,通過T細胞受體(TCR)觸發(fā)。
- 信號2是共刺激事件腿短,由CD28與CD80和CD86結(jié)合介導屏箍。
- 信號3是由DC傳遞給T細胞的極化和分化信號绘梦,決定了它分化為效應細胞。
- CD40L:CD40配體赴魁;CTL:細胞毒性T淋巴細胞卸奉;LPS:脂多糖;TNF:腫瘤壞死因子
- 因此颖御,鑒于凋亡作為一種免疫原性細胞死亡形式的相關研究越來越多(參見方框2)榄棵,為什么不依賴"免疫原性"凋亡來對抗癌癥呢?
- 如上文所述及方框2中詳細解釋的那樣潘拱,凋亡的免疫原性始終受限于由半胱天冬酶介導的免疫信號失活以及由半胱天冬酶介導的吞噬過程激活疹鳄,這一過程將潛在的信號封閉起來。
- 與凋亡不同芦岂,壞死性凋亡信號不僅觸發(fā)死亡誘導蛋白的激活和組裝瘪弓,同時還能轉(zhuǎn)錄性地誘導危險信號,這些信號在裂解性細胞死亡時最有效地釋放到組織微環(huán)境中禽最。
- 盡管免疫原性凋亡已在臨床實踐中證明了其價值腺怯,但考慮其他的免疫原性細胞死亡形式,如壞死性凋亡川无,也是值得的呛占,特別是因為壞死性凋亡可以自然引發(fā)免疫反應。
- 后者之所以可能是因為壞死性凋亡誘導策略模擬了入侵病原體的影響舀透,從而模仿了感染栓票。
- 因此,利用壞死性凋亡的抗腫瘤方法不僅能導致腫瘤細胞死亡愕够,還能通過驅(qū)動對腫瘤抗原的免疫化來促進免疫反應。
- 在考慮壞死性凋亡的免疫原性時佛猛,必須區(qū)分壞死性凋亡信號(由TNFR1惑芭、TRIF或ZBP1介導的RIPK1或RIPK3激活)與壞死性凋亡執(zhí)行(MLKL介導的細胞破裂)(圖2)。
- 雖然似乎直觀上認為继找,死亡的壞死性凋亡細胞破裂比保持質(zhì)膜完整的凋亡細胞更具有免疫原性遂跟,但單純細胞裂解并不是使壞死性凋亡事件更具免疫原性的原因。
- 實際上婴渡,長期以來人們已經(jīng)知道幻锁,在經(jīng)過反復凍融循環(huán)后發(fā)生意外壞死的細胞,在機械破壞細胞后并不能引起免疫反應边臼,當用于給小鼠接種疫苗時失敗了哄尔。
- 雖然執(zhí)行階段(即膜破裂)對壞死性凋亡的免疫原性有所貢獻,但上游信號事件同樣重要柠并。
- 事實上岭接,使用RIPK3二聚化來觸發(fā)壞死性凋亡的研究表明富拗,壞死性凋亡免疫原性的核心來源取決于RIPK1和NF-κB在死亡細胞中的信號傳遞。
- RIPK1因此有助于DAMPs的轉(zhuǎn)錄誘導鸣戴,隨后通過細胞裂解釋放啃沪。
- 此外,許多導致RIPK1和RIPK3激活的情況也會驅(qū)動干擾素信號傳導窄锅,這進一步促進了壞死性凋亡細胞的免疫原性创千。
- 例如,TRIF和ZBP1不僅激活RIPKs入偷,而且還同時通過激活TBK1來促進I型干擾素的產(chǎn)生追驴,TBK1磷酸化并激活轉(zhuǎn)錄因子IRF3和IRF7。
- 兩種干擾素信號傳導和NF-κB激活最終推動了可誘導DAMPs(iDAMPs)的產(chǎn)生盯串。
- 因此氯檐,來自壞死性凋亡細胞的信號包括構成性DAMPs(cDAMPs),這些是免疫刺激性細胞因子体捏,是預先形成的分子冠摄,在死亡前就存在,并且未經(jīng)改變地由死亡細胞釋放几缭;以及iDAMPs河泳,這些因素通過依賴于潛在細胞死亡途徑的機制被主動轉(zhuǎn)錄誘導和/或翻譯后加工。
- 盡管iDAMPs的種類正在迅速發(fā)展年栓,但很明顯它們是由NF-κB和干擾素誘導的拆挥,并觸發(fā)腫瘤壞死因子(TNF)等細胞因子的產(chǎn)生、免疫吸引劑CC-趨化因子配體2(CCL2)某抓、CX-趨化因子配體9(CXCL9)纸兔、CXCL1和CXCL8,以及IL-6和IL-1家族成員否副,和I型干擾素的產(chǎn)生汉矿。
- 免疫原性細胞死亡的一個關鍵決定因素是樹突狀細胞對死亡或垂死細胞的吞噬(圖3和框3)。
- 這使得抗原能夠遞送到抗原呈遞細胞的主要組織相容性復合體(MHC)I類分子上105备禀。
- 壞死細胞內(nèi)的NF-κB信號可以引發(fā)諸如CCL2洲拇、CXCL1、CXCL8和CXCL9等"找我"信號曲尸。
- 正如上文所述赋续,顯著的‘吃我’信號包括暴露于細胞表面的磷脂。
- 重要的是另患,吞噬凋亡細胞能通過上調(diào)諸如TGFβ和IL-10等因素纽乱,在樹突狀細胞中觸發(fā)免疫抑制性的轉(zhuǎn)錄程序,從而防止對穩(wěn)態(tài)細胞周轉(zhuǎn)凋亡產(chǎn)生免疫反應106,107柴淘。
- 與凋亡細胞死亡不同迫淹,壞死性細胞死亡本質(zhì)上能觸發(fā)樹突狀細胞的激活和成熟秘通,使這些抗原呈遞細胞即使在沒有感染的情況下也能啟動免疫反應85,100。
- 來自壞死細胞的免疫原性信號中的關鍵成分是危險相關分子模式(DAMPs)敛熬,它們被樹突狀細胞上的適當受體感知肺稀,并進而刺激適應性免疫反應108,109,110。
- 雖然來自垂死細胞的胞外DAMPs可以刺激樹突狀細胞表面的模式識別受體(PRRs)应民,誘導其成熟并促進細胞因子釋放111话原,但僅胞外DAMPs不足以誘導有效的交叉啟動100。
- Yatim等人100的研究顯示诲锹,垂死細胞的激活狀態(tài)決定了其免疫原性繁仁。
- 他們使用RIPK3二聚化作為觸發(fā)器來驅(qū)動‘純’壞死性死亡,發(fā)現(xiàn)抗原供體細胞內(nèi)固有免疫途徑(如MAPK和NF-κB信號)和細胞死亡途徑的耦合激活調(diào)節(jié)了抗原交叉呈遞的結(jié)果归园。
- 相應地黄虱,將NF-κB信號從壞死性死亡中分離出來會降低CD8+ T細胞交叉啟動的效率和抗腫瘤免疫力85,100。
- 胞外DAMPs和胞內(nèi)DAMPs的組合為免疫原性混合物帶來了必要的佐劑活性庸诱,確蹦砥郑抗原呈遞細胞,如樹突狀細胞和組織駐留巨噬細胞桥爽,不僅吞噬死亡細胞以呈遞癌癥表位朱灿,同時還能被激活以促進CD8+ T細胞交叉啟動8。
- 人們認為钠四,胞內(nèi)DAMPs的新轉(zhuǎn)錄誘導反映了細胞遇到感染或組織損傷時參與的各種壓力途徑盗扒,為隨后觸發(fā)免疫反應的抗原呈遞細胞提供了精細調(diào)節(jié)的信號85
- 在壞死性凋亡過程中,iDAMPs的產(chǎn)生依賴于RIPK1缀去、TRIF和ZBP1介導的NF-κB激活以及干擾素信號傳導侣灶,因此發(fā)生在細胞裂解之前。
- 重要的是缕碎,細胞裂解似乎并不能阻止iDAMPs的產(chǎn)生炫隶,因為只要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)仍然完整,即使細胞膜完整性已經(jīng)喪失阎曹,至少在短時間內(nèi),細胞因子合成仍可繼續(xù)進行煞檩。
- 一些cDAMPs也可以促進iDAMPs的產(chǎn)生处嫌。
- 例如,斷裂的核DNA或線粒體DNA的釋放激活了cGAS斟湃,進而觸發(fā)死亡細胞及組織或腫瘤微環(huán)境中細胞中的干擾素基因刺激物(STING)途徑熏迹,導致I型干擾素的產(chǎn)生。
- 由于NF-κB和干擾素信號傳導也能刺激TRIF的表達凝赛,同時還能刺激TLR3注暗、ZBP1和MLKL的表達坛缕,它們的誘導形成了一個正反饋環(huán)路,確保了免疫原性捆昏。
- 總體而言赚楚,壞死性凋亡信號的本質(zhì)可能旨在最大化危險信號及趨化因子的產(chǎn)生和釋放,向免疫系統(tǒng)發(fā)出緊急求救信號骗卜,最終促進樹突細胞遷移宠页、吞噬作用、抗原處理與MHC加載寇仓、成熟以及抗原交叉啟動举户。
- 這與觀察到的現(xiàn)象相呼應,即壞死性凋亡細胞可通過吞噬細胞增強CD8+ T細胞的交叉啟動遍烦,而凋亡細胞通常由于凋亡酶介導的免疫原性信號失活而不產(chǎn)生影響俭嘁。(圖3和框2)
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Pharmacological modulation of necroptosis
- 壞死性凋亡的免疫刺激特性使其成為癌癥治療中的一個吸引人的選擇。
- 它的免疫原性與免疫檢查點抑制劑(ICIs)相結(jié)合服猪,可能會使冷腫瘤更容易受到免疫浸潤供填,并希望最終能夠消除癌癥。
- 將這一理論轉(zhuǎn)化為實踐需要有可靠的藥理學化合物蔓姚,這些化合物可以在臨床中使用捕虽,并且在可行的治療策略內(nèi)。
- 在本節(jié)中坡脐,我們描述了目前可用的化合物以及如何可靠地控制體內(nèi)壞死性凋亡的使用方法泄私。
Necroptosis inducers in cancer treatment
在癌癥治療中的壞死性凋亡誘導劑
- 為了在體內(nèi)藥理學上誘導壞死性凋亡,必須抑制第八型胱天蛋白酶备闲,否則它會強烈地抑制壞死性凋亡晌端。
- 除了激活壞死性凋亡的潛力外,抑制胱天蛋白酶對于癌癥治療具有吸引力恬砂,因為它可以增強細胞死亡的免疫原性咧纠。
- 雖然胱天蛋白酶在凋亡過程中被激活,但它們對于執(zhí)行細胞死亡并非必不可少——它們的作用是加速細胞死亡泻骤,并調(diào)節(jié)幾個關鍵過程以確保有效吞噬漆羔,包括產(chǎn)生找我信號以招募巨噬細胞、吃我信號以促進吞噬過程狱掂,以及釋放抗炎介質(zhì)作為增強免疫耐受性和抗炎反應演痒。
- 因此,如果由于線粒體破裂而激活了胱天蛋白酶趋惨,如內(nèi)在凋亡途徑中那樣鸟顺,抑制胱天蛋白酶很少足以阻止細胞死亡,因為線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的形成無論如何都會殺死細胞器虾。
- 因此讯嫂,在癌癥治療中抑制胱天蛋白酶很可能不會干擾通過內(nèi)在蹦锋、線粒體途徑依賴于線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔形成的癌細胞殺傷。
- 這種在沒有胱天蛋白酶的情況下進行的由線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔誘導的細胞死亡通常被稱為非胱天蛋白酶依賴性的細胞死亡欧芽。
- 在缺乏胱天蛋白酶活性的情況下細胞死亡免疫原性增加的原因包括不存在胱天蛋白酶介導的損傷相關分子模式的切割和中和莉掂。
- 此外,在沒有胱天蛋白酶活性的情況下渐裸,線粒體更易于泄漏其DNA巫湘,從而激活cGAS-STING介導的干擾素信號傳導。
- 進一步地昏鹃,第二線粒體來源的胱天蛋白酶激活因子(SMAC尚氛;也稱為DIABLO)和其他攜帶IAP結(jié)合基序的類似SMAC蛋白質(zhì)從線粒體釋放到胞質(zhì)中,通過抑制cIAPs驅(qū)動NF-κB活化和iDAMPs的產(chǎn)生洞渤。
- 因此阅嘶,在非胱天蛋白酶依賴性細胞死亡期間,干擾素信號傳導和NF-κB活化相結(jié)合可引起強烈的免疫反應载迄。
- 在臨床使用的胱天蛋白酶抑制劑中讯柔,盡管存在一些局限性,埃姆里卡桑仍然是最有前景的一種护昧。
- 它對胱天蛋白酶8魂迄、胱天蛋白酶9和胱天蛋白酶1具有很強的抑制作用,并且對胱天蛋白酶3也有適度的抑制效果惋耙。
- 它已進入非酒精性脂肪性肝炎治療的三期臨床試驗捣炬。
- 盡管試驗未能顯示患者的真實改善情況,但它證明了埃姆里卡桑能夠結(jié)合其目標分子并且安全、耐受性良好。
- 不幸的是伍派,埃姆里卡桑被肝臟迅速過濾掉。
- 然而推溃,研究表明,將埃姆里卡桑與SMAC模擬物聯(lián)合使用可以誘導混合系白血步旄(MLL铁坎,也稱為KMT2A)易位的急性髓系白血病(AML)發(fā)生壞死性凋亡犁苏,并顯著提高攜帶MLL-ENL易位白血病小鼠的存活率厢呵。
- 機制上,SMAC模擬物與cIAPs結(jié)合后能激活它們的泛素E3連接酶活性傀顾,觸發(fā)cIAPs自身泛素化及降解。
- 由于IAPs控制RIPK1從TNFR1信號復合體I向胞質(zhì)復合體II的轉(zhuǎn)換以及其細胞毒性潛能碌奉,因此使用SMAC模擬物去除這些E3連接酶是一種有效的短曾、常用于實驗中觸發(fā)RIPK1激活的方法寒砖。
- 與埃姆里卡桑聯(lián)用后,RIPK1的細胞毒性潛能轉(zhuǎn)向激活RIPK3及RIPK3介導的壞死性凋亡嫉拐。
- 雖然可用于實現(xiàn)IAP耗盡和RIPK1激活的臨床級別的SMAC模擬物哩都,如比林納潘特、Debio 1143婉徘、LCL-161和托利納潘特等(在別處進行了綜述)漠嵌,但尚未在臨床上測試過SMAC模擬物與埃姆里卡桑的組合。
- 然而盖呼,在預先臨床設置中儒鹿,單獨使用比林納潘特就能在急性淋巴母細胞白血病患者的樣本中誘導出依賴于RIPK1的凋亡和壞死性凋亡。
- 比林納潘特與埃姆里卡桑的聯(lián)合治療在急性髓系白血病患者的樣本中以及在小鼠體內(nèi)誘導出依賴于TNF的壞死性凋亡几晤,顯示出高度有效性约炎。
- 這種藥物組合在小鼠中耐受性良好,這讓人寄希望于在人體中誘導壞死性凋亡也可能被耐受蟹瘾。
- 在實驗模型中圾浅,SMAC模擬物與泛胱天蛋白酶抑制劑聯(lián)合使用也能有效殺死其他類型的癌癥,例如纖維肉瘤或胰腺癌細胞
- 使用SMAC模擬物誘導RIPK1依賴性壞死性凋亡的一個局限在于憾朴,這一過程需要腫瘤壞死因子的存在狸捕。
- 雖然SMAC模擬物處理可以導致某些癌細胞自分泌產(chǎn)生腫瘤壞死因子,但并非總是能夠做到众雷。
- 全身給予腫瘤壞死因子是不可能的灸拍,因為它會導致嚴重的類似膿毒癥休克的不良反應。
- 然而报腔,對于不適合手術切除的肢體惡性腫瘤株搔,如軟組織肉瘤,通過孤立肢體灌注將腫瘤壞死因子僅輸送到患者受影響的肢體纯蛾,可以避免治療限制性的毒性纤房。
- 這種應用腫瘤壞死因子的方法,通常與化療藥物美法侖聯(lián)合使用翻诉,是目前這類不可手術惡性腫瘤的標準治療方法炮姨。
- 盡管是一個具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境,但在一項預臨床孤立肢體灌注研究中成功地使用了SMAC模擬物來促進RIPK1驅(qū)動的免疫源性細胞死亡碰煌,并增強了治療效果舒岸。
- 雖然在其他情況下給予腫瘤壞死因子可能不切實際,但有可能利用腫瘤微環(huán)境中升高的腫瘤壞死因子水平芦圾。
- 因此蛾派,SMAC模擬物可能與炎癥環(huán)境協(xié)同作用,無論是誘導還是其他方式產(chǎn)生的,以引發(fā)癌細胞死亡洪乍。
- RIPK1驅(qū)動的壞死性凋亡也可以獨立于TNF被觸發(fā)眯杏,并且可以通過SMAC模擬物增強。
- 雖然這種方法尚未進入臨床試驗階段壳澳,但TNF相關的凋亡誘導配體(TRAIL)能夠在體外廣泛范圍的癌細胞中激活RIPK1并誘導壞死性凋亡岂贩,作為單一藥物或與SMAC模擬物聯(lián)合使用時,能夠減少這些細胞的克隆生存能力巷波。
- DNA損傷劑萎津,如依托泊苷或紡錘體毒素,也能觸發(fā)RIPK1激活以及RIPK1介導的壞死性或凋亡性細胞死亡抹镊。
- SMAC模擬物與其他化療藥物的組合還包括糖皮質(zhì)激素锉屈、阿糖胞苷、去甲基化劑(例如髓考,5-氮雜胞苷或5-氮雜-2'-脫氧胞苷)或組蛋白脫乙酰酶抑制劑(包括MS275部念、LBH589和SAHA)。其中一些組合在加入胱天蛋白酶抑制劑時已被證實能誘導壞死性細胞死亡氨菇。
- 此外儡炼,在腫瘤攜帶FADD或胱天蛋白酶8突變的情況下,僅使用SMAC模擬物可能就足以推動細胞進入壞死性凋亡查蓉。
- 相應地乌询,在攜帶腺瘤性息肉病(Apc)基因突變的雜合小鼠中豌研,對胱天蛋白酶8缺陷的結(jié)直腸癌進行SMAC模擬物治療導致已建立腫瘤的消退妹田,這一現(xiàn)象也在異種移植小鼠模型中得到證實。
- 除了SMAC模擬物之外鹃共,TLR3激動劑與caspase抑制劑聯(lián)合使用也被用來在體內(nèi)觸發(fā)壞死性凋亡鬼佣。
- 這些化合物是基于雙鏈RNA結(jié)構如聚(I:C)的衍生物、類似物或概念化產(chǎn)物霜浴。
- 臨床可用藥物包括穩(wěn)定的聚(I:C)希爾頓醇晶衷、納米復合化的聚(I:C) BO-112、聚(I:C)類似物安普利金阴孟、合成雙鏈RNA里博克斯醇和雙鏈RNA模擬物ARNAX晌纫。
- 通過ZBP1介導的壞死性凋亡激活也可能是一種驅(qū)動免疫原性細胞死亡的有希望的方法。
- 最近的證據(jù)表明永丝,藥物Curaxin CBL0137可以通過在細胞內(nèi)觸發(fā)Z-DNA形成來強力激活ZBP1锹漱。
- CBL0137在癌癥相關成纖維細胞中誘導ZBP1依賴性的壞死性凋亡,并在黑色素瘤小鼠模型中逆轉(zhuǎn)了ICI治療的無效性慕嚷。
- 同一研究還強調(diào)哥牍,作用于雙鏈RNA的腺苷脫氨酶1(ADAR1)毕泌,一個已知的對ICI治療抵抗性的決定因素,會抑制內(nèi)源性的Z-RNAs砂心,否則這些Z-RNAs將驅(qū)動ZBP1介導的壞死性凋亡懈词。
- 因此,開發(fā)ZBP1激動劑或ADAR1抑制劑可能代表著增強ICI抗性人類癌癥免疫反應性的有前景的方向辩诞。
- 雖然RIPK1可以在某些條件下驅(qū)動壞死性凋亡,例如在FADD或caspase 8的基因缺失或caspase 8的藥理學抑制下纺涤,但RIPK1的主要生理作用似乎是抑制由TRIF和ZBP1驅(qū)動的壞死性凋亡译暂。
- 因此,RIPK1的基因缺失加劇了對TLR3或TLR4和ZBP1激活所引發(fā)的壞死性凋亡信號撩炊。
- 此外外永,最近的數(shù)據(jù)表明,癌細胞常常劫持RIPK1以促進細胞生存并對免疫療法產(chǎn)生抗性拧咳。
- 重要的是伯顶,RIPK1的支架功能似乎負責增強細胞生存能力和產(chǎn)生免疫抑制性趨化因子程序,最終導致CD8+ T細胞和自然殺傷細胞的浸潤減少骆膝,從而引起對免疫檢查點阻斷的顯著抵抗祭衩。
- 因此,靶向RIPK1可能是另一種吸引人的方法來激發(fā)壞死性凋亡反應阅签。
- 因此掐暮,在小鼠B16-F10黑色素瘤和TSA乳腺癌模型中RIPK1的基因缺失改變了免疫細胞圖譜,并導致ICI療效提高政钟。
- 機制上講路克,在癌細胞中刪除RIPK1減少了ARG1+抑制性髓系細胞的積累,并導致它們被表達高水平MHC II類和CXCL9的巨噬細胞替代养交,CXCL9是一種對于細胞毒性淋巴細胞招募重要的趨化因子精算,指示抗腫瘤表型。
- 由于RIPK1的支架而非激酶功能似乎控制著對ICI抵抗重要的免疫抑制性趨化因子和細胞生存信號碎连,因此克服對PD1和/或CTLA4治療的抵抗將需要RIPK1的降解而不是抑制
Limitations of necroptosis as an anticancer therapy
necroptosis作為抗癌療法的局限性
- 如果能在腫瘤中特異地誘導出壞死性凋亡灰羽,正如上文所述,這將作為一種抗癌療法具有多個吸引人的特點破花。
- 它既能同時殺死對凋亡有抵抗力的癌細胞谦趣,又能促進免疫反應。
- 鑒于這種前景座每,要將壞死性凋亡療法轉(zhuǎn)化為臨床應用前鹅,還需要克服哪些障礙呢?
- 第一個挑戰(zhàn)是缺乏可靠的標記物來區(qū)分體內(nèi)凋亡和壞死性凋亡峭梳。
- 雖然檢測RIPK3和MLKL磷酸化形式的抗體常被用于檢測組織切片中活性RIPK3和MLKL的存在舰绘,但它們的活性形式也可能出現(xiàn)在主要死亡形式為凋亡或焦亡的細胞中蹂喻,或者出現(xiàn)在由于壞死性凋亡執(zhí)行被否定而存活下來的細胞中,即便MLKL已經(jīng)磷酸化捂寿。
- 此外口四,RIPK3不僅作為壞死性凋亡途徑中的關鍵角色發(fā)揮作用,在特定條件下秦陋,RIPK3還能觸發(fā)依賴于RIPK1和caspase 8介導的外源性凋亡蔓彩。
- 因此,盡管RIPK3處于壞死性細胞死亡途徑的核心位置驳概,激活狀態(tài)下的RIPK3信號網(wǎng)絡可能與RIPK1重疊赤嚼。
- 公認的物種特異性差異也使得將實驗模型生物中的觀察結(jié)果轉(zhuǎn)化為人類情況變得困難。
- 雖然小鼠和人類都保留了參與壞死性凋亡的能力顺又,但這兩個物種以略有不同的方式參與這種溶細胞形式的死亡更卒。
- 例如,小鼠MLKL在Ser345位點由RIPK3介導的磷酸化足以引發(fā)構象變化稚照,促進寡聚化蹂空、向細胞膜的轉(zhuǎn)位以及細胞膜的破壞,最終導致溶細胞死亡果录。
- 雖然RIPK3介導的MLKL磷酸化也是人類壞死性凋亡中的一個必要檢查點上枕,但這還不足以激活它,因為除了MLKL磷酸化之外雕憔,還需要穩(wěn)定的將人MLKL招募到RIPK3姿骏。
- 因此,僅通過磷特異性抗體檢測磷酸化的MLKL不能作為人體內(nèi)發(fā)生壞死性凋亡的證據(jù)斤彼。
- 在臨床前實驗環(huán)境中分瘦,可以進一步使用藥理學或遺傳學手段證實壞死性凋亡的發(fā)生。
- 然而琉苇,在非實驗環(huán)境中嘲玫,如患者活檢樣本中,這通常是不可能的并扇。
- 相反去团,需要一個多因素驗證方法(例如,額外驗證MLKL向膜的轉(zhuǎn)位)來可靠地區(qū)分臨床樣本中的壞死性凋亡與凋亡穷蛹。
- 第二個挑戰(zhàn)在于癌細胞中可能抑制了壞死途徑的某些成分土陪,因為如果沒有這些成分的表達,就不能發(fā)生壞死肴熏。
- 在一個包括人類細胞系面板的篩選中鬼雀,發(fā)現(xiàn)RIPK3經(jīng)常通過啟動子高甲基化的表觀遺傳機制在癌細胞中被沉默。
- RIPK3的丟失或減少表達已在多種癌癥中報道蛙吏,包括急性骨髓性白血病源哩、黑色素瘤鞋吉、乳腺癌和結(jié)直腸癌。
- 使用SMARTapp分析癌癥基因組圖譜(TCGA)數(shù)據(jù)庫揭示励烦,在前列腺癌谓着、肝細胞癌和腎癌以及兒科低級別膠質(zhì)瘤、肉瘤和黑色素瘤等實體腫瘤中坛掠,RIPK3啟動子的高甲基化非常顯著赊锚。
- 然而,在這一數(shù)據(jù)集中屉栓,與正常組織相比改抡,只有在前列腺癌、腎乳頭狀細胞癌和肝癌中系瓢,RIPK3啟動子甲基化的增加才特別明顯。
- 有趣的是句灌,其他一些癌癥如膀胱癌和子宮內(nèi)膜癌顯示了一種不同的情況夷陋,這些癌癥類型的RIPK3啟動子甲基化模式與正常組織相比顯著降低,這表明RIPK3啟動子的沉默似乎不是致癌作用的一般規(guī)律胰锌,因此它可能不是癌癥發(fā)展中的一個檢查點骗绕。
- 顯然,還需要做更多的工作來更普遍地理解RIPK3啟動子沉默在癌癥中的重要性资昧。
- 一個重要問題是是否存在失去RIPK3表達的選擇壓力酬土,以賦予腫瘤生存優(yōu)勢和逃避免疫檢測的能力,或者這種丟失是否反映了癌癥的起源組織和細胞格带。
- 可能最好的證據(jù)是癌癥有時會選擇RIPK3的缺失撤缴,這來自骨髓性白血病,其中幾種亞型表現(xiàn)出RIPK3表達的顯著下降叽唱。
- 當在小鼠骨髓移植模型中重現(xiàn)這種RIPK3的缺失屈呕,該模型模擬了feline McDonough肉瘤樣酪氨酸激酶3-內(nèi)部串聯(lián)重復(FLT3-ITD)驅(qū)動的骨髓增生性疾病時,不僅抑制了壞死棺亭,而且還阻止了炎癥體的激活和所需細胞因子的產(chǎn)生虎眨,這些細胞因子對于白血病起始細胞的分化至關重要。
- 因此镶摘,炎癥體激活失敗和細胞死亡促進了白血病起始細胞的積累嗽桩,并加速了白血病的發(fā)生。
- 從治療角度來看凄敢,RIPK3表達的表觀遺傳喪失也可以被逆轉(zhuǎn)碌冶。
- 因此,給予去甲基化劑贡未,如地西他濱种樱、組蛋白脫乙酰酶或EZH2抑制劑可以恢復RIPK3的表達蒙袍,并重新使癌細胞對壞死敏感,這一點已在多種癌細胞系中得到證明嫩挤。
- 在黑色素瘤中抑制BRAF和受體酪氨酸激酶AXL也能達到同樣的效果害幅,這可能是通過調(diào)控一組控制RIPK3在腫瘤發(fā)生期間表達的轉(zhuǎn)錄因子實現(xiàn)的。
- 實驗數(shù)據(jù)和患者數(shù)據(jù)顯示岂昭,腫瘤細胞可以通過下調(diào)RIPK3以现、失去MLKL或CYLD來進化以逃避壞死性破壞。
- 例如约啊,在38%和4%的前列腺癌以及67%和2%的雌激素受體陽性乳腺癌中觀察到一個或兩個MLKL等位基因的丟失邑遏。
- 這可能因這些癌癥中16q21-24染色體區(qū)域的脆弱性而加劇,該區(qū)域通常在這些癌癥中丟失恰矩。
- MLKL水平低下已與胰腺導管腺癌记盒、結(jié)腸癌和宮頸鱗狀細胞癌患者的總體生存率下降相關聯(lián)。
- 盡管在某些癌癥亞型中MLKL的表達可能較低外傅,但其表達很容易通過治療手段提升纪吮。
- 例如,觸發(fā)干擾素反應的治療方法萎胰,如暴露于STING的藥理學激動劑或放療碾盟,可以促進MLKL的誘導,MLKL是一個顯著的干擾素反應基因技竟,從而使細胞變得易感于壞死冰肴。
- 使用誘導壞死性凋亡藥物作為抗癌療法面臨的第三個潛在挑戰(zhàn)是炎癥反應可能會促進腫瘤生長。
- 由壞死性凋亡招募的炎性細胞可以通過促進血管生成榔组、幫助癌細胞增殖和加速癌癥轉(zhuǎn)移來促進腫瘤發(fā)展熙尉。
- 然而,這不太可能是壞死性凋亡特有的情況瓷患,因為任何有效的誘導細胞死亡策略都會促進炎癥骡尽,而這同樣可能刺激腫瘤生長。
- 因此擅编,將是一場競爭攀细,看哪一方勝出;一個很好的例子最近在肝臟中得到了證明爱态,在那里低水平的壞死體激活促進了肝癌的發(fā)生谭贪。
- 因此,在生理上表達低水平RIPK3的肝細胞中锦担,同時激活RIPK3和NF-κB導致慢性壞死體激活俭识,但這并未導致立即的細胞死亡。
- 相反洞渔,這些細胞進入了一個延長的‘亞致死’狀態(tài)套媚,膜通透性增加缚态,作為分泌細胞釋放促有絲分裂和炎癥相關的DAMPs(如CCL20和CCL2,也稱為MCP1)堤瘤;這反過來觸發(fā)了補償性的增殖和腫瘤支持性單核細胞衍生巨噬細胞的激活玫芦,最終促進了肝癌的發(fā)生。
- 通過抑制NF-κB將這種亞致死性壞死性凋亡轉(zhuǎn)化為致命版本本辐,限制了免疫反應并阻止了炎癥和肝癌的發(fā)生桥帆。
- 因此,藥理學重編程亞致死性和致命性形式的壞死性凋亡之間可能代表了一種對抗肝細胞癌的有前景的策略慎皱。
- 另一個要考慮的因素是腫瘤的免疫景觀以及免疫細胞浸潤的程度是否會影響壞死性凋亡癌細胞的免疫原性老虫。
- 目前關于腫瘤的免疫狀態(tài)如何影響壞死性凋亡后抗腫瘤免疫反應的信息很少;然而茫多,很可能免疫學上‘熱’的腫瘤更容易對壞死性凋亡產(chǎn)生響應祈匙。
- 此外,尚不清楚壞死性凋亡是否能夠重新激活耗竭的T細胞天揖。
- 第四個挑戰(zhàn)是使用胱天蛋白酶抑制劑菊卷。
- 一項研究表明,在凋亡被胱天蛋白酶抑制阻斷后宝剖,一部分來源于患者的急性髓系白血病細胞存活率更高。
- 這可能是由于這些細胞中缺乏壞死性凋亡機制所致歉甚。
- 然而万细,另一項研究顯示,由誘導凋亡(使用凋亡誘導因子TRAIL)和隨后誘導壞死性凋亡(使用TRAIL與廣譜胱天蛋白酶抑制劑zVAD-fmk結(jié)合)組成的連續(xù)治療方案纸泄,無論是按此順序還是相反順序進行赖钞,在體外對結(jié)腸癌和膽囊癌細胞的殺傷效果顯著,這種效果是單獨重復進行凋亡治療所達不到的聘裁。
- 因此雪营,這種連續(xù)誘導壞死性凋亡和凋亡的策略可能可以克服與胱天蛋白酶抑制相關的部分問題。
- 或者衡便,可以通過增加壞死性凋亡信號或直接激活壞死性凋亡機制來避免抑制胱天蛋白酶献起。
- 例如,一些研究團隊已經(jīng)證明镣陕,混合譜系激酶樣蛋白(MLKL)的表達會被炎癥刺激誘導谴餐;但是需要注意的是,僅僅上調(diào)MLKL并不意味著細胞將通過壞死性凋亡死亡呆抑。
- 因此岂嗓,這一策略可能還需要其他信號,如干擾素的產(chǎn)生鹊碍。
- 如上所述厌殉,干擾素(包括I型和II型)能夠刺激MLKL的表達食绿,并降低觸發(fā)壞死性凋亡的閾值。
- 因此公罕,可能需要干擾素誘導劑器紧,如STING、TLR或RIG-I激動劑熏兄,以繞過使用胱天蛋白酶抑制劑的需求或是增強響應效果品洛。
- 第五個挑戰(zhàn)是控制不良影響。壞死性凋亡對微環(huán)境產(chǎn)生的深刻破壞作用可能導致不希望發(fā)生的后果摩桶,因為長期的炎癥信號傳導可能會導致病理變化或腫瘤發(fā)生桥状。
- 因此,壞死性凋亡與炎癥性皮膚病硝清、炎癥性腸病辅斟、肝細胞癌和克羅恩病的發(fā)病機制有關,這表明基于壞死性凋亡的抗癌療法可能導致患者出現(xiàn)不希望發(fā)生的炎癥損傷芦拿。
- 然而士飒,癌癥患者的短暫治療使得這類副作用不太可能發(fā)生,因為可以避免壞死性凋亡的慢性激活蔗崎。
- 理想情況下酵幕,患者可以通過靶向療法來治療,這些療法選擇性地誘導癌細胞的壞死性凋亡缓苛,同時對正常細胞和組織的影響最小芳撒。
- 然而,這類療法(例如未桥,腫瘤特異性遞送光遺傳學或藥物誘導的壞死性凋亡激活劑)的發(fā)展仍處于起步階段笔刹。
- 使用壞死性凋亡可能帶來的最大風險同時也是它最大的優(yōu)勢:其促炎性質(zhì)。
- 例如冬耿,當穩(wěn)態(tài)機制無法清除死亡細胞時舌菜,即使是被認為比壞死性凋亡細胞更少引發(fā)炎癥的凋亡,也可能發(fā)生潛在致命的炎癥反應——腫瘤溶解綜合征亦镶。
- 在使用高劑量誘導凋亡的BCL-2模擬物venetoclax的早期試驗中觀察到了這一現(xiàn)象日月,但通過從較低劑量開始治療就可以很好地管理。
- 或者缤骨,潛在的不良影響也可以通過IL-6拮抗的幫助在臨床上得到管理山孔。
- 因此,誘導壞死性凋亡的藥物可能也能得到類似的管理荷憋。
- 目前台颠,預臨床評估顯示,促進壞死性凋亡的治療組合似乎耐受良好。
- 然而串前,更重要的是瘫里,尚不清楚這種刺激針對癌癥的免疫反應的方法是否會增加誘發(fā)自身免疫反應的可能性。
- 免疫檢查點抑制劑已經(jīng)與免疫相關不良事件(irAEs)的可能性相關聯(lián)荡碾,盡管顯然不是理想的谨读,但對于一些患者來說,這些事件至少可以在臨床上得到管理坛吁。
- 如果將誘導壞死性凋亡的藥物或策略與免疫檢查點抑制劑結(jié)合使用劳殖,這個問題可能會更加嚴重。
- 不幸的是拨脉,由于小鼠很少經(jīng)歷irAEs哆姻,因此很難在模型系統(tǒng)中研究由壞死性凋亡引起的irAEs
Concluding remarks and perspectives
- 在這篇綜述中,我們概述了利用壞死性凋亡作為殺死癌癥策略的優(yōu)點和潛在陷阱玫膀。
- 誘導壞死性凋亡是一種前景廣闊的新型治療方式矛缨,它有可能引導免疫系統(tǒng)靶向腫瘤細胞。
- 然而帖旨,如果要在臨床應用這項技術箕昭,還需要解決一些懸而未決的問題。
- 首先解阅,為了分析壞死性凋亡誘導對腫瘤組織的影響落竹,必須具備一套工具來明確可視化壞死性凋亡細胞及損傷相關分子模式的釋放。
- 通過專注于壞死性凋亡標志物和特定免疫浸潤的組織病理學染色以及血液和活檢中細胞因子的檢測來開發(fā)此類工具至關重要货抄。
- 其次筋量,哪些患者應該接受這種治療?
- 有些腫瘤可能無法通過壞死性凋亡死亡碉熄,因為它們?nèi)狈乃佬缘蛲鐾緩街械年P鍵成分。
- 因此肋拔,根據(jù)癌細胞是否表達壞死性凋亡機制來對患者進行分層可能是一個誘人的選擇锈津。
- 相反,臨床前研究表明凉蜂,可能不需要直接誘導癌細胞發(fā)生壞死性凋亡琼梆。
- 僅僅誘導基質(zhì)細胞發(fā)生壞死性凋亡就足以吸引免疫細胞的募集和激活。
- 事實上窿吩,只要微環(huán)境中的細胞激活壞死性凋亡信號通路茎杂,就可以觀察到效果。
- 滲透的抗原呈遞細胞在接收來自壞死性凋亡細胞的必需佐劑(cDAMPs和iDAMPs)的同時纫雁,不可避免地也會取樣鄰近癌細胞的新抗原煌往,從而使其成熟為交叉啟動能力的樹突狀細胞。
- 因此,觸發(fā)抗原呈遞免疫細胞成熟的危險信號不一定需要來自正在死亡的腫瘤細胞本身刽脖。
- 所需要的只是同一抗原呈遞細胞同時遇到腫瘤抗原和DAMPs羞海。
- 抗原回收(吞噬作用)與樹突狀細胞表面PRR刺激(cDAMPs和iDAMPs)的協(xié)同作用使樹突狀細胞成熟并有效促進T細胞交叉啟動。
- 因此曲管,在等式中包括微環(huán)境的組成却邓、組織結(jié)構和免疫景觀,并考慮由腫瘤微環(huán)境中壞死性凋亡觸發(fā)的情境依賴性炎癥信號或免疫抑制效應可能導致免疫逃逸和腫瘤進展非常重要院水。
- 理論上腊徙,壞死性凋亡可以很好地與檢查點抑制免疫療法相結(jié)合,但正如討論的那樣檬某,可能存在增加irAEs的風險撬腾。
- 然而,目前許多患者對免疫療法沒有反應橙喘,原因尚不清楚时鸵。
- 我們必須預計在誘導壞死性凋亡方面也會遇到類似的挑戰(zhàn)。
- 最后厅瞎,也是最實際的問題饰潜,我們?nèi)绾螌乃佬缘蛲稣T導與現(xiàn)有的治療方法整合?
- 大多數(shù)新療法最初是在患者中與現(xiàn)有療法結(jié)合使用的和簸。
- 確定哪些當前的標準治療方案最有可能與壞死性凋亡誘導方案協(xié)同作用彭雾,而又不會引發(fā)難以忍受的炎癥反應,將有助于這類治療進入臨床實踐锁保。
- 我們概述了誘導壞死性凋亡治療癌癥的巨大潛力薯酝,特別是作為免疫中心方法的一部分,但為了實現(xiàn)這一潛力爽柒,我們需要預見吴菠、測試并解決面臨的挑戰(zhàn)
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