Cell文獻解讀：新型GSDMD激動劑可利用細胞焦亡治療癌癥
GSDMD（Gasdermin D）是一種介導細胞焦亡的成孔蛋白，通過誘導受感染或受損細胞的死亡來限制病原體的擴散，并通過釋放免疫系統可識別的信號分子進一步促進炎癥反應。同時，GSDMD還可以通過誘導腫瘤細胞焦亡，增強抗腫瘤免疫反應。
因此，開發能夠在癌細胞中激活GSDMD的藥物，也是當前抗腫瘤研究中的新興方向，展現了巨大的治療潛力。
2024年9月6日，哈佛大學吳皓團隊在 Cell 發表了研究成果。他們通過高通量篩選發現了一種能夠激活在腫瘤中廣泛表達的GSDMD的化合物——6,7-二氯-2-甲基磺酰基-3-N-叔丁氨基喹啉（DMB）。該化合物能夠有效激活GSDMD的孔形成和細胞焦亡，進而抑制腫瘤生長。（PS：T仔可提供現貨哦~）
高通量篩選發現GSDMD激動劑DMB
研究者使用了一種時間分辨熒光（TRF）脂質體泄漏分析方法，篩選了超過100,000種小分子化合物，確定了 24 種活性化合物，其中最有效的化合物是C-185（DMB）。
DMB 最初被開發為治療糖尿病的潛在藥物，但由于效果不及生物制劑，未被進一步開發用于臨床。然而，DMB 在激活 GSDMD 方面展示出優秀的潛力。
實驗表明，DMB 在體外能夠誘導細胞焦亡的典型特征，如細胞腫脹、SYTOX Green 攝取和 LDH 釋放。然而，DMB 誘導的焦亡并不依賴炎性 caspase 的活性。DMB 在多種表達 GSDMD 的腫瘤類型中，能夠 觸發低水平的脈沖式焦亡，在有效抑制腫瘤生長的同時，不會損害表達 GSDMD 的免疫細胞。這一過程無需依賴炎性 caspase 對 GSDMD 的切割活化，展現了其獨特的抗腫瘤潛力。
研究測試了 DMB 在同種異體小鼠中對腫瘤的作用。實驗中，小鼠被植入不同類型的 EMT6 細胞（包括野生型、Gsdmd缺失和Gsdmd及Gsdme雙缺失細胞），并使用 DMB 進行治療。
結果顯示，DMB 可顯著抑制野生型 EMT6 腫瘤的生長，并增強 CD8+ 自然殺傷（NK）細胞的功能，同時未引起全身性炎癥或明顯毒性。但對 GSDMD 或 GSDMD/GSDME 雙敲除的腫瘤抑制效果不明顯。
而在肺腺癌模型中，DMB 對腫瘤的抑制效果在 GSDMD 敲除的小鼠中依然存在，表明宿主的 GSDMD 并非 DMB 抗腫瘤效果的必要條件。也就是說 DMB 誘導的抗腫瘤免疫依賴于腫瘤中 GSDMD 的表達，而非宿主。
研究還發現，DMB 對腫瘤細胞的直接殺傷作用較弱，其抗腫瘤效果依賴于免疫系統的參與。
具體表現為，DMB 能夠在多種腫瘤細胞系中抑制腫瘤生長，但在免疫缺陷小鼠（如NOD scid gamma小鼠）中，DMB 未能有效抑制 EMT6 腫瘤的生長。這是因為，DMB 通過誘導腫瘤細胞焦亡，促進免疫細胞的募集和激活，從而形成了一種正反饋機制，最終導致更多腫瘤細胞焦亡和免疫系統的強力激活。類似治療效果在人體腫瘤中也得到了驗證。然而，對于較大腫瘤，DMB 的作用有限。
此外，DMB還可以與抗 PD-1 協同作用，治療耐藥腫瘤，且在小鼠模型中表現出良好的效果。并且 DMB 處理的腫瘤細胞可以作為對抗繼發性腫瘤的疫苗，防止腫瘤復發。
小結
綜上，該研究展示了一種通過焦亡誘導抗腫瘤免疫的新型療法策略。并發現了一種 GSDMD 激動劑——DMB，DMB 通過靶向 GSDMD，誘導癌細胞焦亡，從而減少腫瘤負荷，并增強腫瘤浸潤的 CD8+ 和 NK 細胞的活性。DMB 還可以與抗 PD-1 協同作用，治療耐藥腫瘤，且在小鼠模型中表現出良好的效果。
相比傳統化療和放療，通過 GSDMD 激動劑直接誘導細胞焦亡具有多個優勢，如減少藥物耐藥性風險、精準引發免疫原性細胞死亡，并擴大免疫療法的適用范圍。研究還表明，DMB 的毒性較低，對宿主免疫細胞無明顯副作用，顯示了其在免疫療法中的潛力。
科研助力
細胞焦亡，又稱細胞炎性壞死，是一種程序性壞死；表現為細胞不斷脹大直至細胞膜破裂，導致細胞內容物的釋放進而激活強烈的炎癥反應。
按激活機制，可分為 Caspase-1依賴的經典途徑和 Caspase-1不依賴（caspase-4/5/11）的非經典途徑，caspase-1和 caspase-4/5/11通過切割 Gasdermin-D（GSDMD）蛋白，釋放其 N 端結構域，該結構域結合膜脂并在細胞膜上打孔，導致細胞滲透壓變化而發生脹大直至細胞膜破裂。兩種途徑都能同時誘導IL-1β和IL-18的前體進行切割，形成成熟的IL-1β和IL-18，并釋放到胞外，造成炎癥反應。
細胞焦亡在感染性疾病、代謝疾病、神經系統疾病、心血管疾病、癌癥等疾病中有廣泛的研究，對細胞焦亡的研究有助于認識其在相關疾病的發生發展。 TargetMol 細胞焦亡化合物庫 收集了1066 種細胞焦亡相關的化合物，可以用于細胞焦亡相關研究。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s43018-024-00781-6
因此，開發能夠在癌細胞中激活GSDMD的藥物，也是當前抗腫瘤研究中的新興方向，展現了巨大的治療潛力。
2024年9月6日，哈佛大學吳皓團隊在 Cell 發表了研究成果。他們通過高通量篩選發現了一種能夠激活在腫瘤中廣泛表達的GSDMD的化合物——6,7-二氯-2-甲基磺酰基-3-N-叔丁氨基喹啉（DMB）。該化合物能夠有效激活GSDMD的孔形成和細胞焦亡，進而抑制腫瘤生長。（PS：T仔可提供現貨哦~）
高通量篩選發現GSDMD激動劑DMB
研究者使用了一種時間分辨熒光（TRF）脂質體泄漏分析方法，篩選了超過100,000種小分子化合物，確定了 24 種活性化合物，其中最有效的化合物是C-185（DMB）。
DMB 最初被開發為治療糖尿病的潛在藥物，但由于效果不及生物制劑，未被進一步開發用于臨床。然而，DMB 在激活 GSDMD 方面展示出優秀的潛力。
▲DMB結構
實驗表明，DMB 在體外能夠誘導細胞焦亡的典型特征，如細胞腫脹、SYTOX Green 攝取和 LDH 釋放。然而，DMB 誘導的焦亡并不依賴炎性 caspase 的活性。DMB 在多種表達 GSDMD 的腫瘤類型中，能夠 觸發低水平的脈沖式焦亡，在有效抑制腫瘤生長的同時，不會損害表達 GSDMD 的免疫細胞。這一過程無需依賴炎性 caspase 對 GSDMD 的切割活化，展現了其獨特的抗腫瘤潛力。
▲DMB通過非切割依賴和選擇性方式激活GSDMD孔形成
DMB誘導腫瘤消退，增強抗腫瘤免疫研究測試了 DMB 在同種異體小鼠中對腫瘤的作用。實驗中，小鼠被植入不同類型的 EMT6 細胞（包括野生型、Gsdmd缺失和Gsdmd及Gsdme雙缺失細胞），并使用 DMB 進行治療。
結果顯示，DMB 可顯著抑制野生型 EMT6 腫瘤的生長，并增強 CD8+ 自然殺傷（NK）細胞的功能，同時未引起全身性炎癥或明顯毒性。但對 GSDMD 或 GSDMD/GSDME 雙敲除的腫瘤抑制效果不明顯。
而在肺腺癌模型中，DMB 對腫瘤的抑制效果在 GSDMD 敲除的小鼠中依然存在，表明宿主的 GSDMD 并非 DMB 抗腫瘤效果的必要條件。也就是說 DMB 誘導的抗腫瘤免疫依賴于腫瘤中 GSDMD 的表達，而非宿主。
▲小鼠腫瘤細胞中GSDMD依賴的焦亡和DAMP釋放
研究還發現，DMB 對腫瘤細胞的直接殺傷作用較弱，其抗腫瘤效果依賴于免疫系統的參與。
具體表現為，DMB 能夠在多種腫瘤細胞系中抑制腫瘤生長，但在免疫缺陷小鼠（如NOD scid gamma小鼠）中，DMB 未能有效抑制 EMT6 腫瘤的生長。這是因為，DMB 通過誘導腫瘤細胞焦亡，促進免疫細胞的募集和激活，從而形成了一種正反饋機制，最終導致更多腫瘤細胞焦亡和免疫系統的強力激活。類似治療效果在人體腫瘤中也得到了驗證。然而，對于較大腫瘤，DMB 的作用有限。
此外，DMB還可以與抗 PD-1 協同作用，治療耐藥腫瘤，且在小鼠模型中表現出良好的效果。并且 DMB 處理的腫瘤細胞可以作為對抗繼發性腫瘤的疫苗，防止腫瘤復發。
▲DMB誘導免疫原性細胞死亡，其抗腫瘤效應依賴于免疫反應
小結
綜上，該研究展示了一種通過焦亡誘導抗腫瘤免疫的新型療法策略。并發現了一種 GSDMD 激動劑——DMB，DMB 通過靶向 GSDMD，誘導癌細胞焦亡，從而減少腫瘤負荷，并增強腫瘤浸潤的 CD8+ 和 NK 細胞的活性。DMB 還可以與抗 PD-1 協同作用，治療耐藥腫瘤，且在小鼠模型中表現出良好的效果。
相比傳統化療和放療，通過 GSDMD 激動劑直接誘導細胞焦亡具有多個優勢，如減少藥物耐藥性風險、精準引發免疫原性細胞死亡，并擴大免疫療法的適用范圍。研究還表明，DMB 的毒性較低，對宿主免疫細胞無明顯副作用，顯示了其在免疫療法中的潛力。
科研助力
細胞焦亡，又稱細胞炎性壞死，是一種程序性壞死；表現為細胞不斷脹大直至細胞膜破裂，導致細胞內容物的釋放進而激活強烈的炎癥反應。
按激活機制，可分為 Caspase-1依賴的經典途徑和 Caspase-1不依賴（caspase-4/5/11）的非經典途徑，caspase-1和 caspase-4/5/11通過切割 Gasdermin-D（GSDMD）蛋白，釋放其 N 端結構域，該結構域結合膜脂并在細胞膜上打孔，導致細胞滲透壓變化而發生脹大直至細胞膜破裂。兩種途徑都能同時誘導IL-1β和IL-18的前體進行切割，形成成熟的IL-1β和IL-18，并釋放到胞外，造成炎癥反應。
細胞焦亡在感染性疾病、代謝疾病、神經系統疾病、心血管疾病、癌癥等疾病中有廣泛的研究，對細胞焦亡的研究有助于認識其在相關疾病的發生發展。 TargetMol 細胞焦亡化合物庫 收集了1066 種細胞焦亡相關的化合物，可以用于細胞焦亡相關研究。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s43018-024-00781-6
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