新研究揭示细胞毒性淋巴细胞诱导细胞焦亡机制

局灶性细胞死亡，又称细胞炎症性坏死，是近年来发现并证实的一种新的程序性细胞死亡模式。其特征是细胞肿胀，直至细胞膜破裂，导致细胞内容物释放，然后激活强烈的炎症反应。细胞死亡是人体的一种重要的自然免疫反应，在对抗感染中起着重要的作用。

4月17日，中国科学院院士、北京生命科学研究所副所长邵峰的研究小组在《科学》杂志上发表文章，报道细胞毒性淋巴细胞中的丝氨酸蛋白酶可以通过穿孔素进入靶细胞，并通过水解Gasdermin B蛋白Lys229/Lys244诱导靶细胞局灶性死亡。研究人员称，GSDMB具有组织特异性表达，在消化系统的上皮细胞衍生的肿瘤细胞中高度表达。GSDMB诱导局部死亡将增强抗肿瘤免疫，并成为治疗这些肿瘤的潜在靶点。

局灶性细胞死亡是由Gasdermin蛋白介导的程序性细胞坏死，其特征是依赖半胱天冬酶并伴随大量促炎因子的释放。研究人员首先注意到淋巴细胞诱导的细胞死亡是否具有灼热的特征。他们发现，与对照组相比，表达GSDMB的细胞显示出明显的灼热特征。颗粒酶抑制剂不能抑制这种焦烧死亡，但是向培养基中加入Ca2+颗粒螯合剂(抑制穿孔素过程)和颗粒酶抑制剂可以抑制这种死亡。蛋白质印迹也证实GSDMB被水解成两个片段。

通过表达筛选和体外水解验证，研究人员发现自然杀伤细胞共培养引起的细胞死亡是由穿孔素中的丝氨酸蛋白酶(GZMA)引起的，而其他颗粒酶没有这种作用。研究人员发现水解位点位于Lys229和Lys244，并证实由Lys244控制的水解再次通过GSDMB K229A/K244A突变体介导了这种焦烧死亡。

随后，一系列敲除实验和内源性实验也证实了这种细胞死亡类型的具体过程:由NK细胞释放的GZMA piercins进入靶细胞，通过水解靶细胞中的GSDMB分子引起焦烧死亡。这个过程非常特殊:只有GZMA具有激活颗粒酶焦烧死亡的功能，而只有Gasdermin蛋白家族中的GSDMB能被GZMA水解。

研究人员称，这一发现改写了局灶性死亡只能由半胱天冬酶激活的结论。首次发现Gasdermin通过GZMA水解在非天冬氨酸位点发挥穿孔功能，细胞毒性淋巴细胞诱导的细胞死亡被证明为局灶性死亡。通过细胞系筛选，研究人员发现GSDMB在食管癌和胃癌细胞系中高度表达，并且还发现GSDMB在肿瘤组织中的消化系统上皮组织衍生的肿瘤中高度表达。数据分析显示，GSDMB高表达的患者在膀胱癌、皮肤黑色素瘤和肾透明细胞癌中具有更好的预后。

细胞实验证明，通过拮抗PD-1功能激活T细胞可以增强其细胞毒性功能，并诱导肿瘤细胞经历GSDMB介导的灼热死亡，这进一步通过炎性特征激活增强的T细胞免疫。研究人员说，这部分工作增加了肿瘤治疗中局部死亡的可能性。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aaz7548