GSDMA

前言肿瘤对凋亡的抵抗和免疫抑制的肿瘤微环境是肿瘤治疗反应差的两个主要原因。细胞焦亡是一种不同于细胞凋亡的溶解性和炎症性程序性细胞死亡途径，最新的证据表明，肿瘤细胞中的细胞焦亡诱导导致强烈的炎症反应和显著的肿瘤消退。作为其抗肿瘤作用的基础，细胞焦亡是由促进孔隙形成的gasdermin蛋白介导的，该蛋白通过释放促炎细胞因子和细胞破裂后的免疫原性物质促进免疫细胞活化和浸润。然而，考虑到其炎症性质，异常性的细胞焦亡也可能与肿瘤支持性微环境的形成有关。因此，深入了解细胞焦亡的分子途径，理清细胞焦亡与癌症之间复杂的联系，有助于我们充分利用细胞焦亡，并将其应用于现有的或新的抗癌策略。细胞焦亡上世纪90年代，在感染鼠伤寒沙门氏菌（S.typhurium）和福氏沙门氏菌的巨噬细胞中首次描述了细胞焦亡。虽然最初被认为是一个凋亡过程，但进一步的研究表明，这种细菌诱导的细胞死亡严重依赖于caspase-1。焦亡细胞与凋亡细胞有一些共同特征，如染色质浓缩和DNA断裂，但可通过其完整的细胞核、孔隙形成、细胞肿胀和渗透溶解来区分。通常，焦亡细胞破裂是通过结合损伤相关分子模式（DAMP）或病原体相关分子模式（PAMP）后，通过半胱氨酸蛋白酶介导的成孔GSDM蛋白活化实现的。这些相同的半胱氨酸蛋白酶也可能直接或间接促进促炎细胞因子的成熟，这些促炎细胞因子与DAMP一起，在释放时启动或维持炎症反应。虽然细胞焦亡在病原体分解中起着重要的保护作用，但它已被认为是几种人类疾病的复杂因素，如心血管疾病、神经退行性疾病和艾滋病。糖尿病等代谢紊乱也可能通过慢性炎症和胰岛素干扰性细胞因子的产生而促进细胞焦亡。在癌症中，细胞焦亡的作用似乎是把双刃剑。一方面，细胞焦亡可迅速导致肿瘤消退，另一方面，它可促进肿瘤微环境的发展。因此，癌细胞可能抑制或刺激细胞焦亡，以支持其进展，具体取决于环境。细胞焦亡的分子机制尽管已知的细胞焦亡途径的数量在未来可能会增加，但目前已有两条主要途径和几种替代途径被阐明。在主要途径中，细胞焦亡是由GSDMD诱导的，涉及炎症性caspase-1（经典途径）或caspase-4/5（非经典途径）。在替代途径中，最受广泛关注的是GSDME通过caspase-3诱导的细胞焦亡。经典炎症小体途径在经典的炎性小体途径中，模式识别受体（PRR）识别DAMP（例如纤维蛋白原、热休克蛋白、DNA）和/或PAMP（例如鞭毛蛋白、聚糖、脂多糖）导致被称为炎性小体的相应胞质信号复合物的激活，通常由传感器蛋白、适配器和效应器半胱氨酸蛋白酶组成。尽管多种PRR，如NLR和TLR参与了这一过程，但已知其中只有部分能够直接组装炎症小体并激活半胱氨酸蛋白酶caspase-1。具体而言，该亚群中的PRRs/炎症小体传感器包括NLR家族的NLRP1、NLRP3、NLRP4、AIM2和pyrin。激活后，这些传感器中的大多数与适配蛋白ASC相互作用，后者通过前半胱氨酸蛋白酶-1的募集和切割激活caspase-1。除了释放和激活GSDMD的致死N端结构域（GSDMD-N），caspase-1还使前IL-1β和前IL-18成熟为IL-1β和IL-18，它们通过GSDMD-N形成的坏死膜孔释放。非经典炎症小体途径与标准炎症小体途径相反，非标准炎症小体途径不依赖caspase-1，而是依赖于caspase-4和caspase-5以及小鼠的caspase-11。这些半胱氨酸蛋白酶的激活是通过LPS与相应的前半胱氨酸蛋白酶的直接结合发生的，并且绕过了炎症小体传感器。尽管这些半胱氨酸蛋白酶不直接激活IL-1β和IL-18，但它们通过GSDMD裂解触发细胞焦亡导致钾离子外流，从而激活NLRP3炎症小体并上调caspase-1的作用。替代途径研究表明，在某些情况下，如化疗或靶向癌症治疗，可通过caspase-3诱导凋亡到焦亡的途径。尽管caspases-3主要与凋亡执行和形态学改变有关，但它可以通过切割GSDME介导细胞焦亡，这同样导致GSDME-N孔的形成和膜的通透性改变。当GSDME水平较高时，caspase-3激活后会迅速引发细胞焦亡，但当GSDME水平较低时，则会引发凋亡。然而，这一概念仍需要进一步的验证。此外，还有其他几种替代性细胞焦亡途径，包括caspase-8对GSDMD的切割；caspase-8或颗粒酶B（GzmB）对GSDME的切割；caspase-1或颗粒酶A（GzmA）对GSDMB的切割；通过caspase-8切割GSDMC，GSDMC通过缺氧激活的程序性死亡配体1（PD-L1）和pSTAT3转录上调以及其它未知机制形成的GSDMA孔。癌症中的细胞焦亡及其成分细胞焦亡在癌症中的模糊作用似乎与细胞类型、遗传学和诱导持续时间有关。在异常表达和延长活性后，GSDM、炎症小体和/或促炎细胞因子可通过诱导免疫抑制细胞、促进上皮细胞向间质细胞转化以及上调基质金属蛋白酶以进行细胞外基质重塑来促进肿瘤病理学。另一方面，与这些效应并列，细胞焦亡也可以抑制肿瘤，例如，在肝细胞癌模型中，通过NLRP3炎性小体激活诱导的细胞焦亡显著抑制了肿瘤的转移和生长。鉴于细胞焦亡的双重作用，其分子成分在不同癌症中存在差异表达。GSDMs在乳腺癌、胃癌、宫颈癌和肺癌等肿瘤中，已被证明同时作为癌基因或肿瘤抑制因子控制增殖、转移、治疗抵抗和抗肿瘤免疫。在胃癌（GC）中，GSDMD表达显著降低，并导致体外和体内肿瘤增殖增强。相反，非小细胞肺癌（NSCLC）中的GSDMD蛋白水平显著升高，并且与肿瘤转移以及更差的预后相关。与GSDMD类似，GSDME在胃癌、乳腺癌和大肠癌中的表达也降低。GSDMC在大肠癌中表达明显上调，在大肠癌中，GSDMC在体外促进了癌变和增殖，在体内促进了肿瘤生长。GSDMB水平越高，乳腺癌患者的转移率越高，生存率越低。在其他细胞焦亡成分中，观察到大多数结直肠癌肿瘤中AIM2表达显著降低或缺失，且与患者预后不良有关。NLRP1水平在大肠癌肿瘤组织中同样降低，并与转移增加和生存率降低有关。乳腺癌患者组织中的caspase-1 mRNA水平显著降低，此外，caspase-1的缺失与前列腺癌和大肠癌的肿瘤发生有关。阐明细胞焦亡与癌症之间的关系需要更广泛的研究。一个面临的挑战将是识别每种细胞焦亡分子成分的肿瘤特异性作用。由于多条通路导致细胞焦亡，且多个成分重叠，因此，表征每条通路的整体肿瘤特异性效应，而不是每个成分的个体效应，可能是理解和/或预测肿瘤对细胞焦亡调节的更有效策略。细胞焦亡与抗肿瘤免疫的关系细胞死亡引发适应性免疫反应的能力称为免疫原性细胞死亡（ICD）。与基本上是免疫耐受过程的凋亡不同，细胞焦亡具有诱导强烈炎症反应的分子机制，在某些情况下被认为是ICD的一种形式。虽然细胞焦亡与抗癌免疫之间的联系尚不清楚，但越来越多的研究表明，细胞焦亡介导的肿瘤清除是通过增强免疫激活和功能实现的。GSDMA研究发现，将GSDMA的小鼠亚型Gsdma3选择性地递送到人类HeLa、小鼠EMT6和小鼠4T1癌细胞，导致20-40%的细胞发生细胞焦亡。在体内模型中，通过静脉或瘤内注射NP–Gsdma3进行三轮治疗，导致肿瘤明显缩小。与PBS对照组相比，NP–Gsdma3治疗的肿瘤中CD4+、CD8+、自然杀伤（NK）和M1巨噬细胞数量增加，但单核细胞、中性粒细胞、髓源性抑制细胞和M2巨噬细胞的数量减少。此外，除了在血清和肿瘤水平IL-1β、IL-18和HMGB1水平增加外，还发现许多免疫刺激和抗肿瘤效应基因（如Cd69、Gzma、Gzmb）的上调，各种免疫抑制和肿瘤前体基因（如Csf1、Vegfa、Cd274）下调。GSDMD通过研究CTLs在肺鳞状细胞癌（LUSC）和黑色素瘤肿瘤样本中与CD8+T细胞标记物有关的GSDM基因的表达，发现在五个GSDM基因成员中，只有GSDMD表达与CTL中的CD8+T细胞标记基因（例如CD8A、CD8B、PRF1、GZMA、GZMB和IFNG）呈正相关。进一步研究表明，与原始T淋巴细胞相比，OT-1小鼠活化的CTL中GSDMD的表达显著增加。类似地，人CD8+T细胞在激活后上调GSDMD，肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）中可见高水平的GSDMD蛋白。此外，GSDMD敲除后，CTL对3LL-OVA细胞的细胞毒性降低。使用人CTL和H1299非小细胞肺癌细胞系记录了类似的结果。考虑到CTL杀死肿瘤细胞的一个关键途径是通过将细胞毒性分子释放到它们形成的免疫突触中，推测GSDMD和GzmB进入效应癌细胞可能是研究中发现的CTL细胞毒性的潜在机制。GSDMBGSDMB介导细胞焦亡与GzmA密切相关。在HEK-293F细胞中的五种人类颗粒酶中，发现只有GzmA以类似于NK细胞杀伤试验的模式快速切割GSDMB。当GzmA电穿孔到GSDMB重组的293T细胞中时，引起广泛的GSDMB裂解和细胞焦亡。同样，在生理条件下，GzmA介导的GSDMB切割在NK细胞杀伤293细胞时也是必需的。值得注意的是，其他GSDMB水平不明显的癌细胞系，如OE33（食管癌细胞）和HCC1954（乳腺癌细胞），可通过暴露于通常由活化的CTL释放的细胞因子（如IFN-γ和TNF-α）来转录诱导GSDMB表达增加。反过来，IFN-γ启动显著增强了这些细胞系的细胞焦亡，这种效应最终取决于GzmA。总之，这些发现不仅表明GSDMB介导的细胞焦亡作用于GzmA下游，而且细胞毒性淋巴细胞可将GzmA传递到表达GSDMB的癌细胞中，以促进抗肿瘤免疫。GSDME研究发现，GSDME介导的细胞焦亡与GzmB相关。在小鼠4T1E乳腺癌细胞中异位表达小鼠GSDME（mGSDME），在体内模型中可显著抑制4T1E肿瘤生长，并导致NK细胞和肿瘤相关巨噬细胞（TAM）浸润增加。此外，当受到刺激时，肿瘤中表达GzmB和穿孔素的NK细胞和CD8+TIL增加。进一步研究表明，人NK细胞系YT可以激活表达GSDME的HeLa细胞中的细胞焦亡，这种诱导是通过GzmB实现的，它不仅在与caspase-3相同的位置切割GSDME，而且间接激活caspase-3。此外，CAR-T细胞可以通过穿孔素和GzmB释放，在B细胞白血病和实体瘤细胞中诱导GSDME介导的肿瘤细胞的细胞焦亡。用共同培养的CD19-CAR-T细胞和癌细胞（NALM-6、Raji或原发性B白血病细胞）的上清液处理人源性巨噬细胞，可促进巨噬细胞激活caspase-1，切割GSDMD，并释放IL-6和IL-1β。同时发现共培养上清液中的ATP和HMGB1分别足以促进巨噬细胞IL-1β分泌和IL-6上调。总的来说，这些发现表明CAR-T细胞治疗通过GSDME促进的细胞焦亡诱发CRS，对CD19-CART细胞治疗前患者的肿瘤细胞进行分析，显示GSDME水平升高与更严重的CRS相关。细胞焦亡在抗癌治疗中的应用前景近年来，越来越多的研究表明，利用细胞焦亡通过不同的靶向和传递方法进行抗肿瘤免疫的可行性和治疗潜力。例如，利用肿瘤细胞衍生微粒（TMP）将甲氨蝶呤注入胆管癌（CCA）细胞，以诱导GSDME介导的细胞焦亡，从而激活患者衍生的巨噬细胞，并将中性粒细胞募集到肿瘤部位进行药物导向的肿瘤破坏。此外，当这种甲氨蝶呤TMP输送系统注入肝外CCA患者的胆管管腔时，25%的患者观察到中性粒细胞活化和胆道梗阻的缓解。此外，还发现GSDME介导的细胞焦亡通过BRAF和MEK抑制剂的组合在黑色素瘤中引起免疫细胞浸润/激活，并导致黑色素瘤消退。在另一种策略中，二甲双胍是治疗2型糖尿病最常用的药物，其可以通过caspase-3间接激活细胞焦亡来抑制癌细胞增殖。一系列针对KRAS、EGFR或ALK突变型肺癌的小分子抑制剂也被发现，在线粒体固有凋亡途径激活后，通过caspase-3介导的GSDME裂解诱导细胞焦亡。在乳腺癌细胞中，用RIG-1激动剂治疗可触发外源性凋亡途径和细胞焦亡，激活STAT1和NF-κB并上调淋巴细胞募集趋化因子。因此，在小鼠中RIG-1激活后，乳腺癌转移和肿瘤生长的减少伴随着肿瘤淋巴细胞的增加。几乎所有抗癌免疫治疗策略面临的另一个主要障碍是免疫抑制肿瘤微环境引起的失调。为了解决这个问题，Lu等人设计了含有嵌合共刺激转化受体（CCCR）的NK92细胞，该受体将抑制性PD-1信号转化为激活信号，有效地增强了抗肿瘤活性。在体外，CCCR-NK92细胞通过GSDME介导的细胞焦亡迅速杀死H1299细胞，在体内显著抑制肿瘤生长。此外，越来越多令人兴奋的研究报告表明，细胞焦亡诱导与PD-1抑制剂协同作用使肿瘤由“冷”变“热”，表明这种组合的巨大潜力。小结作为一种炎性细胞死亡模式，细胞焦亡通过激发抗肿瘤免疫反应而在肿瘤抑制中发挥重要作用。在某些情况下，单纯的细胞焦亡诱导就可能足以阻碍肿瘤生长。然而，细胞焦亡治疗应用面临的最大挑战之一是细胞焦亡相关成分的表达和功能的不规则性，不仅在不同的癌症之间，而且还存在于同一类型的癌症中。尽管如此，分子、遗传和表观遗传靶向/递送系统的进步，以及精准和个性化的医学的发展，让我们有希望很快能够利用这些强大机制作为治疗癌症的工具。参考文献：1.Pyroptosis at the forefront of anticancerimmunity. J Exp Clin Cancer Res. 2021; 40: 264.封面图来源：123rf君实PD-1通过FDA生产现场核查背后：翻译文件超千万字，5次模拟考，2次正式核查，以及持续建设的国际化体系……中国基因疗法赛道驶入高速期，跨国药企纷纷牵手本土新锐DRUGTIMES点击在看 共济新药研发浪潮

在多个免疫冷肿瘤小鼠模型中，研究结果表明，mRNA-LNP触发的细胞焦亡可以抑制肿瘤生长和延长小鼠模型总生存期，并伴有促炎细胞因子的刺激和促进肿瘤微环境中免疫细胞的募集。 近日，上海交通大学章雪晴教授、新泽西理工学院许晓阳教授团队合作，在 Nature Communications 期刊发表了题为：mRNA lipid nanoparticle-mediated pyroptosis sensitizes immunologically cold tumors to checkpoint immunotherapy 的研究论文。 该研究提出了一种基于mRNA的细胞焦亡纳米药物治疗方法，它能够启动癌症免疫周期，将冷肿瘤转化为炎症细胞因子表达和T细胞浸润的热肿瘤，从而有效治疗免疫冷肿瘤。 细胞焦亡（pyroptosis）是一种炎症性程序性细胞死亡，由gasdermin（GSDM）家族蛋白的蛋白水解性裂解触发。GSDM通常通过其N端和C端结构域的分子内相互作用而自我抑制。在连接区被特异性半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶和其他蛋白酶裂解后，坏死性端结构域形成低聚物并转移到质膜。游离N端结构域与脂质成分结合并在细胞膜上并打孔，导致质膜快速破裂，并释放危险相关分子模式（DAMP）和促炎细胞因子。免疫细胞识别特定的DAMP，进而触发一系列免疫反应，包括免疫细胞的激活和浸润。此外，通过焦亡孔释放的促炎细胞因子有助于逆转免疫抑制性肿瘤微环境（TME）。 尽管这些发现令人鼓舞，但许多癌症中GSDM的低表达和复杂的裂解过程阻碍了通过递送蛋白酶来触发细胞焦亡以产生抗肿瘤免疫。 研究团队推测通过直接传递N末端GSDM结构域诱导的细胞焦亡是在癌症免疫周期中引发一系列事件并将冷肿瘤转化为热肿瘤的有效方法。 基于mRNA纳米药物的基因治疗具有广阔的临床应用前景。最近，该成功开发了一种可合成的可电离阳离子脂质纳米颗粒（AA3-Dlin LNPs）的制剂，该制剂具有良好的安全性和较高的体内外mRNA翻译效率。mRNA-LNPs与GSDM协同激活细胞焦亡，有望在肿瘤治疗中发挥重要作用。 在该研究中，我们提出了一种基于mRNA的纳米医学方法，其中AA3-Dlin LNP配方封装了一个编码GSDMB N-端结构域的单剂mRNA——GSMDBNT mRNA@LNP。开发的GSMDBNT mRNA@LNP配方由可电离阳离子脂质（AA3-Dlin）、磷脂、胆固醇和PEG自组装，GSMDBNT mRNA通过静电相互作用被包裹在LNP内。 研究团队期望这种LNP可以被递送到肿瘤组织中，在那里，mRNA被翻译为GSDMB蛋白的端结构域，并直接触发细胞焦亡，而不需要蛋白酶裂解。 细胞焦亡具有诱导免疫细胞死亡、启动促炎细胞因子释放以及激活和招募肿瘤内免疫细胞的能力，进而导致一系列事件，进一步促进细胞死亡、细胞因子释放和免疫应答激活。由此产生的正反馈回路可创建有利的免疫原性热肿瘤微环境，使癌细胞对免疫检查点阻断（ICB）介导的免疫治疗敏感，显示出优于单药治疗的肿瘤抑制作用。 体外细胞实验结果表明，即使由单药GSMDBNT mRNA@LNP触发的低水平肿瘤细胞焦亡也足以诱导稳定的免疫原性细胞死亡。 在多个免疫冷肿瘤小鼠模型中，研究结果表明，mRNA-LNP触发的细胞焦亡可以抑制肿瘤生长和延长小鼠模型总生存期，并伴有促炎细胞因子的刺激和促进肿瘤微环境中免疫细胞的募集。 此外，mRNA-LNP触发细胞焦亡还可以提高免疫检查点抑制剂（aPD-1）介导的免疫治疗的疗效，甚至在原位4T1乳腺癌和高度侵袭性B16F10黑色素瘤模型中实现肿瘤消除和长期生存。 此外，该研究还发现，mRNA-LNP触发细胞焦亡可以与aPD--1介导的免疫治疗有效协同治疗效果，诱导局部免疫应答，进而产生全身效应，根除黑色素瘤和抑制远端肿瘤的生长。 综上所述，该研究表明，基于mRNA的细胞焦亡纳米药物提供了一种简单而高效的策略，以实现强大的抗肿瘤免疫和增强免疫冷肿瘤的免疫治疗效果。更重要的是，该研究提供了一个通用平台，有望扩展到免疫检查点阻断疗法之外的其他免疫治疗方法，具有很高的转化应用前景。

肿瘤免疫循环（cancer-immunity cycle）是免疫系统与癌细胞缠斗的修罗场。从癌细胞释放抗原，刺激DC细胞成熟呈递抗原，激活T细胞，再到T细胞浸润到肿瘤组织，释放炎性细胞因子，彻底摧毁癌细胞，我们可以看到整个肿瘤免疫级联反应是非常繁杂精密的，任何一个中间环节的停滞，都会带崩整个灭癌系统。免疫系统要想杀死癌细胞，必须确保肿瘤免疫循环中步步相扣的免疫齿轮不能出任何差池。然而，魔王癌细胞为了活下去，会穷尽一切手段，在肿瘤免疫循环中的关键步骤下绊子，蒙蔽免疫监控，逃脱免疫系统追杀，从而肆意生长，逍遥法外。正所谓魔高一丈，道高一尺，机体只好请来最聪明的大脑出手相助。长久以来，科学家正在逐步摸清癌细胞的套路，研发各种类型的抗肿瘤免疫疗法，以增强机体的肿瘤免疫循环反应，更加强效、彻底地清理掉癌细胞。来源：Targeted Immunotherapies: Monoclonal Antibodies, Checkpoint Inhibitors, Therapeutic Vaccines免疫检查点是开启或者关闭T细胞共刺激信号的关键分子。T细胞与树突细胞或者癌细胞之间的共刺激受体/配体之间的相互作用能调节T细胞的激活和功能。CTLA-4和PD-1是免疫系统中2个非常重要的检查点，对T细胞的激活起着负向调控作用。这些配体/受体之间的相互作用可被抗体阻断，从而解除肿瘤组织介导的T细胞免疫抑制效应，称为免疫检查点疗法（immune checkpoint therapy，ICB）。自 2011 年以来，抑制性免疫检查点阻断剂，已被 FDA 批准用于治疗实体瘤，但是，在实体瘤治疗中，由于高度免疫抑制的肿瘤微环境（冷肿瘤），使得ICBT疗法有效率仅仅达到10-30%。来源：Toward Biomaterials for Enhancing Immune Checkpoint Blockade Therapy将癌症患者自身的T细胞分离出来，通过基因工程化改造（病毒载体或者mRNA技术），使其表面表达嵌合抗原受体，再回输到患者体内，称为CAT疗法。嵌合抗原受体由胞外抗原结合结构域和胞内信号转导结构域组成。一旦CAR-T细胞识别特定抗原，便会被激活，从而达到消除肿瘤靶细胞的目的。2017年，针对B细胞抗原CD19的CAR-T疗法获得FDA批准用于治疗儿童急性淋巴细胞白血病，总体缓解率为82.5%。目前，CAR-T疗法在实体瘤及其他血液恶性肿瘤中疗效不理想，并且，整个制造过程中的安全隐患也一直未能很好解决。来源：https://www.lls.org/treatment/types-treatment/immunotherapy/chimeric-antigen-receptor-car-t-cell-therapy增强抗肿瘤免疫反应的另外一个非常热门的方向是研发个性化肿瘤疫苗。癌细胞会表达大量的突变蛋白，其中有一些是肿瘤组织特异性表达，在正常细胞中不会表达，称为新抗原（neoantigens），可诱导强烈的T细胞反应。通常，从患者身上采集肿瘤组织和健康正常细胞的DNA序列，通过全外显子组测序鉴定新抗原。根据与 MHC-I 或MHC-II 亲和力对突变进行排序，将选定的突变确定为疫苗抗原，再通过各种类型的疫苗技术手段生产个性化疫苗。由于大多数新抗原是通过独特的突变预测的，并且在患者之间不共享，因此新抗原的疫苗接种必须是个性化的， 接种这些新抗原疫苗的患者诱导产生新抗原特异性 T 细胞来杀死肿瘤。个性化肿瘤疫苗理论是可行的，但是也存在一些难题，例如新抗原不足以诱导出抗肿瘤免疫反应，无数通过单一抗原根除肿瘤亚群等等。来源：Personalized vaccines for cancer immunotherapy近些年来，细胞焦亡受到极大的关注，也取得了一系列突破性研究进展。人们认识到其与细胞凋亡有着非常明显的区别，是一种炎症性的程序性细胞死亡。2015 年，邵峰课题组首次发现执行细胞焦亡的下游效应分子 Gasdermin (GSDM) 家族蛋白。随后，在 2020 年，他们还发现细胞毒性 T 淋巴细胞释放的 Granzyme A（颗粒酶）经穿孔素（Perforin）进入靶细胞，在 Lys229/Lys244 位置切割 GSDMB，诱导靶细胞发生焦亡。GSDMB 在某些肿瘤细胞中特异性高表达，GSDMB 介导的细胞焦亡可显著增强 PD-1 阻断剂的抗肿瘤效果。因此，通过 GSDMB 诱导肿瘤细胞焦亡，增强肿瘤免疫循环，有望成为肿瘤免疫治疗开发的热门方向。来源：Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells随着 mRNA 技术的不断成熟，科学家开始将肿瘤免疫治疗与 mRNA-LNP 技术结合起来，以诱导更加高效的抗肿瘤免疫反应。STING 信号通路在天然免疫和抗肿瘤免疫反应中发挥着非常重要的作用，激活干扰素和促炎细胞因子表达。但是，在许多癌症中，例如胰腺癌，STING 表达极低。我们曾经介绍过递送STING-mRNA-LNP，激活干扰素信号通路，火烧冷肿瘤，DrewWeissman 等人向胰腺癌细胞中递送编码永久激活的 STING 突变体 mRNA，从而启动干扰素信号通路，释放细胞因子、趋化因子，促进 CD8+T 细胞瘤内浸润，抑制癌细胞增殖。最近，我们又分享Nature子刊|借助mRNA技术，激活DC细胞，诱导肿瘤抗原释放，增强肿瘤免疫循环，董一洲等人瘤内注射表达 CD40 的树突细胞，同时，将编码 CD40L 的 mRNA 递送至肿瘤组织中，利用 CD40/CD40L 之间的相互作用激活 DC 细胞，增强抗原呈递，重塑肿瘤微环境，同时，LNP 还会诱导癌细胞死亡，发生 ICD 效应（免疫原性细胞死亡），这种 DC 疗法与 mRNA技术的组合疗法可以很好地实现消退原发性肿瘤，抑制肿瘤转移及复发。在Moderna开发的个体化肿瘤疫苗mRNA-4157与K药联合治疗完全切除的III/IV期黑色素瘤的IIb期研究中，与单独使用 K 药相比，mRNA-4157/V940 联合 K 药的辅助治疗将术后复发或死亡的风险降低了 44%。7月26号，Moderna与默克公司宣布启动mRNA-4157黑色素瘤疗法的3期临床试验。来源：Moderna公司报告GSDM 蛋白的 N 端和 C 端结构域通过分子内相互作用对其活性进行抑制。当特异性的 Caspases 或者其他蛋白酶对其进行切割后，N 端结构域与质膜脂质体成分结合，在质膜上进行打孔，导致质膜崩解，释放出损伤相关模式分子(DAMP) 和促炎细胞因子。免疫细胞识别 DAMP，触发一系列免疫反应，包括免疫细胞的激活和浸润 。此外，通过焦亡孔释放的促炎细胞因子有助于逆转免疫抑制的肿瘤微环境。细胞凋亡相关的这些发现引起了人们极大的兴趣，无奈的是，许多肿瘤细胞中的 GSDM 表达量很低，很难实现细胞焦亡介导的抗肿瘤免疫反应。来源：Switching from Apoptosis to Pyroptosis: Gasdermin-Elicited Inflammation and Antitumor Immunity2023年7月15号，新泽西理工学院许晓阳团队和上海交通大学药学院章雪晴团队联合在Nature communications发表文章：mRNA lipid nanoparticle-mediated pyroptosis sensitizes immunologically cold tumors to checkpoint immunotherapy，他们直接向肿瘤组织中递送编码GSDMBNT端结构域的mRNA，无需蛋白酶裂解，便可直接诱导肿瘤细胞焦亡，促进释放损伤相关模式分子，刺激DC细胞成熟。在 4T1 乳腺癌小鼠模型中，瘤内注射GSDMBNTmRNA@LNPs ，可刺激包括TNF-α和干扰素-γ 在内的炎症细胞因子的释放，辅以aPD-1阻断剂，可显著抑制肿瘤生长，提升存活率。在侵袭性黑色素瘤小鼠模型中，GSDMBNT mRNA@LNPs 与aPD-1的联合治疗，可消退肿瘤，显著延长存活时间，展现出强效的抗肿瘤活性。与单剂aPD-1治疗组相比，GSDMBNT mRNA@LNPs 与aPD-1的联合治疗组小鼠肿瘤组织中的炎性细胞因子浓度得到极大提升，募集到更多的特异性免疫细胞数量，CD4+T细胞数量增加15.6倍，重塑肿瘤微环境，将冷肿瘤环境转变为有利于免疫原性热肿瘤微环境。而且，这种联合治疗还会促进全身抗肿瘤免疫，抑制远端肿瘤生长。值得关注的是，这项研究使用的LNP为其课题组通过酶促反应合成的新型可电离脂质，称为AA3-Dlin LNP，在体内外拥有良好的安全性和卓越的递送效率，具备出色的长期储存能力。   小结将mRNA-LNP技术应用到CART疗法、个人性化肿瘤疫苗、癌细胞焦亡，免疫检查点等一系列肿瘤免疫治疗中，正在为癌症治疗打开新局面。当然，还存在许多问题亟待解决：突破瘤内给药局限性，开发精确靶向特异性器官或者细胞的新型可电离脂质依然是持续需要攻克的难关；用自复制RNA或者环状RNA代替常规线性mRNA，减少给药次数，提升表达水平或者给药窗口。工欲善其事，必先利其器，科学家还需要好好打磨mRNA技术平台，才能使其成为刺向癌细胞的一把利剑。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。