“CSCB细胞死亡研究分会”Webinar第十六期精华纪要

发布日期：2021-07-30　　浏览次数：51881

2021年7月23日上午9:00，中国细胞生物学会细胞死亡分会开展线上学术交流系列讲座第十六期，本期由来自Fox Chase癌症中心血细胞发育与功能项目组的 Siddharth Balachandran教授作为主讲人。本期讲座由中科院分子细胞科学卓越创新中心（上海生物化学与细胞生物学研究所）孙丽明研究员和厦门大学生命科学学院莫玮教授主持。共同探讨了ZBP1在流感病毒感染中驱动宿主细胞发生程序性细胞坏死中所发挥的重要作用，以及利用ZBP1进行肿瘤免疫治疗的潜在可能。

图一

图二

图三

图四

        Dr.Balachandran实验室的研究主要关注细胞在应对病毒和细菌感染所引发的先天性免疫过程中如何激活死亡信号通路，特别是由ZBP1-RIP3所介导的细胞程序性坏死和凋亡(如图一，图二)，以及在病毒感染过程中，细胞先天免疫以及不同的细胞死亡方式对于病毒增殖以及宿主个体的系统性影响（如图三，图四），基于课题组对于ZBP1这一重要的核酸监控分子的配体的研究，提出了将在ZBP1-RIP3轴所介导的死亡信号通路应用于免疫治疗的可能。

      本期讲座中，Dr.Balachandran围绕“ZBP1: from Influenza to Immunotherapy”的主题，首先介绍了关于ZBP1信号通路的一些研究进展。   

        2016年，Sid团队发现IAV感染细胞后能够诱发依赖于RIPK3的细胞凋亡和程序性细胞坏死的发生（Cell Host Microbe，2016，如图一）。同年，该团队还发现ZBP1能够激活RIPK3，进而引发下游的信号，最终促使凋亡和程序性细胞坏死发生（Cell Host Microbe，2016，如图二）。并且，在该研究中，作者通过RNA-蛋白质互作共沉淀的方法，很好地鉴定出与ZBP1结合的这些核酸来自于病毒基因组，并且死亡信号的传递依赖于ZBP1的Z构象核酸结合结构域。但一系列问题随之而来，与ZBP1结合的是否真的是Z构型核酸——一种在此之前被认为并不普遍且不稳定的存在于生命体中的核酸构型？这些死亡信号分子以及死亡的发生发展在亚细胞水平的定位是怎样的？    

       基于以上问题，Dr.Balachandran在最新发表的两项重要工作中给出了严谨的证明与论述（如图三，图四）。他们团队通过甲基化修饰体外合成Z构型核酸的方法，筛选并验证了特异性识别Z构型RNA核酸抗体，并利用免疫荧光染色的方法证明了在IAV感染的情况下Z构象RNA核酸的存在，这为Z构型RNA的检测提供了一个最有效且便利的技术手段。在此基础上，他的研究团队发现了ZBP1和IAV产生的Z-RNA在细胞内的共定位，进而证明了IAV感染细胞后激活ZBP1最终引发细胞死亡。结合敲除MLKL基因，他们验证了ZBP1激活的MLKL依赖型程序性细胞坏死是导致严重的流感疾病的原因。他们团队的这一发现，不仅丰富了我们对于程序性细胞坏死在机制、功能方面的认知，同时也为临床上治疗流感疾病提供了重要参考意义，该成果在2020年3月发表于Cell期刊（如图三）。    

       围绕ZBP1的研究，Dr.Balachandran还着重介绍了一项尚未发表的研究工作。在该工作中，以ZBP1作为研究重点，通过对ZBP1做不同程度的截短、核酸结合结构域的替换以及构建聚合形式的ZBP1，他们发现ZBP1自身形成多聚体化湿其激活的关键。而激活ZBP1所依赖的核酸结合域（ZBP1具有两个核酸结合结构域，之前研究认为主要是第二个核酸结合域参与死亡信号的传递）并非序列特异依赖而似乎是蛋白内部结构域相对位置的依赖特性。     

       接下来，Dr.Balachandran进一步探讨了利用对于Z构型核酸诱导发生的程序性细胞死亡的了解将其应用临床的多种可能性，分为抗病毒和抗肿瘤两个方面。    

       在抗病毒方面，Dr.Balachandran团队接续上述已发表的研究工作开展研究，程序性细胞坏死在IAV感染后是具有致病特性的，因此，他们团队以阻断程序性细胞坏死作为免疫治疗的出发点，筛选到了一个全新的RIP3的抑制剂。他们发现这个小分子能够阻断IAV引起的程序性细胞坏死，并可以显著缓解IAV的致病性。相较于大家更为熟知的已经发表的RIP3抑制剂GSK872而言，他们新发现的RIP3抑制剂具有更高效、更低的细胞毒性等特点，这对于由流感病毒引起的疾病治疗具有重要的临床意义，该工作尚未发表。     

       Dr.Balachandran接下来探讨了程序性细胞坏死在抗肿瘤方面的作用。2019年，在Nature期刊上发表了一篇关于ADAR1的文章，首次报道了ADAR1对于肿瘤组织的免疫逃逸具有重要正向作用。2020年的一项研究表明ADAR1能够使得内源性的dsRNA结构紊乱，抑制肿瘤内免疫激活（Nature，2020）。与ZBP1一样，ADAR1同样具有Z构型核酸结合域，那么，ADAR1能否抑制Z-RNA进而抑制ZBP1的激活呢？Dr.Balachandran向我们介绍了他们团队尚未发表的研究工作。他们发现ADAR1可以阻断细胞内内源性Z-RNA的累积，对于ZBP1介导的细胞死亡具有负向调控作用。ADAR1缺陷的细胞中更易于激活ZBP1介导的细胞死亡。那么，该如何利用ZBP1介导的程序性细胞坏死来对肿瘤进行免疫治疗呢？由于Z构型核酸的不稳定性，给直接外源输入Z构型核酸造成了困难。Dr.Balachandran团队通过筛选，发现一个可以诱导细胞核内产生Z-DNA的小分子化合物，进而诱导细胞发生依赖于ZBP1的程序性细胞坏死。通过联合PD-1抗体，这一细胞坏死激活剂还能够增强肿瘤免疫治疗。此研究工作不仅丰富了我们对于程序性细胞坏死在肿瘤组织里的认知，同时对于临床上肿瘤医治具有重要参考价值。    

       本次研讨会中，嘉宾与听众均参与了热烈的互动讨论。孙丽明研究员就ADAR1的失活是否参与调控ZBP1表达以及ZBP1是否对RIPK1以及RIPK3存在选择性调控与Dr.Balachandran进行了探讨；莫玮教授和Dr.Balachandran探讨了zRNA和zDNA通过ZBP1介导细胞凋亡、程序性坏死及焦亡的相关联的机制；Francis Ka-Ming Chan教授提出进一步建立MLKL KO小鼠模型等以完善实验的设想；何苏丹教授与Dr.Balachandran探讨了关于利用ZBP1介导程序性坏死来进行免疫治疗的相关问题。在线听众也同样对ZBP1介导细胞死亡的机制、肿瘤的免疫治疗模型建立等问题进行了提问与交流，并碰撞出新的思维火花。    

       本期讲座氛围活跃，讨论热烈，圆满结束。

下期活动预告（第十七期）

主讲人：Andreas Strasser

讲座主题：Learning the rules of programmed cell death to develop novel therapies for cancer

会议时间：北京时间2021年8月6日下午1:00

ZOOM会议号：851 6431 0000

密码：854072