Ruxotemitide

生命科学 Life science 癌症作为一种复杂且高度异质性的疾病，其治疗策略的演变始终与对癌细胞死亡机制的理解紧密相连。长期以来，肿瘤治疗的核心范式是直接杀伤恶性细胞，并基于“细胞自主性”的视角来评估疗效和耐药。然而，这种将癌症简单视为体细胞遗传病变集合体的观点，忽视了宿主免疫系统在肿瘤发生、发展及治疗响应中的决定性作用。 近年来，随着对调节性细胞死亡形式的认知不断拓宽，尤其是免疫原性细胞死亡概念的提出与深化，人们对于癌症治疗成功与否的理解发生了根本性转变。癌细胞如何死亡，而不仅仅是否死亡，已成为决定治疗能否引发持久抗肿瘤免疫记忆、从而实现长期疾病控制甚至治愈的关键。 近日，来自美国大通福克斯癌症中心的科学团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cancer Cell上发表了一篇题为“Cancer cell death: Cell-autonomous and immunogenic dimensions”的重磅综述。文章系统梳理了癌细胞死亡研究领域的重大范式转移，从早期以细胞凋亡为中心的单一视角，扩展到涵盖坏死性凋亡、焦亡、铁死亡等多种调节性死亡方式的复杂网络，并着重阐述了这些死亡方式的免疫学后果如何重塑了当代肿瘤学的治疗逻辑与药物开发方向。 ▲长按图片识别二维码阅读原文 文章开篇回顾了癌症治疗概念的发展历程。早期抗癌治疗区分了细胞静止（可逆的增殖停滞）与细胞毒性（不可逆的细胞清除），但直到1972年细胞凋亡被正式描述后，治疗诱导癌细胞死亡的分子机制才进入研究视野。在随后的三十年中，凋亡曾被认为是主要的、甚至唯一的调节性细胞死亡形式。研究表明，凋亡逃逸是癌症的一个普遍特征，与肿瘤发生和治疗耐药密切相关。因此，早期的药物开发策略集中于寻找能够直接、选择性激活癌细胞凋亡通路的化合物，并认为治疗失败源于对凋亡不敏感的肿瘤细胞克隆的达尔文式选择。然而，这种以凋亡为中心、且完全忽略免疫系统作用的简化观点已被摒弃。一方面，人们认识到具有非凋亡形态的细胞死亡同样可以受到精密调控，例如坏死性凋亡、焦亡和铁死亡，这些通路在癌细胞中也可能失调，但在特定治疗背景下可导致其死亡。另一方面，癌细胞死亡（无论是自发还是治疗诱导）对宿主免疫系统的影响可能是截然相反的，既可启动治疗相关的抗肿瘤免疫反应，也可导致免疫抑制。这一认识上的飞跃主要得益于两大发现：一是认识到垂死的癌细胞会释放大量被称为损伤相关分子模式（DAMPs）的免疫调节分子，这些分子最终决定了细胞死亡的免疫学结局；二是意识到不仅自然生长的肿瘤，就连对治疗产生响应的肿瘤也能被宿主免疫系统识别和清除。这些概念进展将药物研发的重心转向了寻找不仅能杀死癌细胞，还能通过诱导免疫原性细胞死亡来实现这一目标的抗癌药物，从而可能实现长期的免疫学疾病控制，并与免疫检查点抑制剂等免疫疗法产生协同效应。 接下来，文章对主要的调节性细胞死亡方式（RCD）进行了概述。RCD不仅对生物体发育至关重要，也在维持成体组织稳态中扮演关键角色，涉及生理过程（如短寿命细胞的持续更新）和病理过程（如避免恶性转化和病原体扩散）。除了历史上基于形态学定义的“程序性细胞死亡”——凋亡之外，现今该领域已确认了一系列RCD方式，每种都由特定的分子机制执行，并可受药理学或遗传学干预的调控。细胞凋亡依赖于caspase蛋白酶家族的激活，可分为由死亡受体启动的外源性途径和由细胞内线粒体等事件触发的内源性途径。坏死性凋亡则是一种受调控的坏死形式，通常在caspase-8活性被抑制时，由死亡受体或ZBP1感知Z型核酸而启动，涉及RIPK1、RIPK3的磷酸化及MLKL的寡聚化，最终导致质膜孔洞形成。值得注意的是，MLKL孔洞可被ESCRT复合物主动修复，这凸显了修复机制作为决定RCD动力学和免疫学表现的关键因素。焦亡是一种炎症性的RCD，由gasdermin家族蛋白被caspase切割后形成质膜孔洞而引发。最初在响应胞内细菌的巨噬细胞中发现，涉及经典和非经典炎症小体通路。近年来发现其他gasdermin蛋白（如 GSDME、GSDMC）也能在被 caspase-3、caspase-8或颗粒酶切割后驱动焦亡，显示了该系统的模块化特性。铁死亡则是一种非凋亡性RCD，其特征是细胞膜上含多不饱和脂肪酸的磷脂发生破坏性过氧化，这一过程通常依赖于铁参与的芬顿反应及多种脂氧合酶的酶活性。正常状况下，脂质过氧化物可被谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）解毒。GPX4的抑制或合成谷胱甘肽的限速氨基酸半胱氨酸的耗竭均可诱发铁死亡。此外，FSP1、DHODH和GCH1等也介导了抑制铁死亡的功能，这体现了防止破坏性脂质过氧化的进化重要性。 文章进一步强调了这些RCD变体之间并非孤立，而是存在着复杂的相互作用网络，可以相互强化或拮抗特定的信号通路。例如，细胞色素c（CYCS）从线粒体释放至胞质后，不仅能通过激活caspase-9和caspase-3促进凋亡，还能通过与INPP4A相互作用来抑制铁死亡。又如，caspase-8既是外源性凋亡所必需，又能通过切割坏死性凋亡信号通路中的多个转导因子来强烈抑制坏死性凋亡。而癌细胞中坏死性凋亡常因表观遗传缺陷而被抑制，这提示了逃避坏死性凋亡监视的进化压力。另一方面，多种RCD形式也能正向互动，例如caspase-8可直接切割caspase-3，也能通过切割仅含BH3结构域的蛋白BID来启动线粒体外膜通透化（MOMP）和内源性凋亡机制。这种通路间的交叉对话和冗余性使得针对特定RCD进行靶向治疗变得复杂。此外，自噬作为关键的细胞保护过程，通过维持细胞生物能量稳定、降解多余的细胞质成分和主动清除促进RCD的信号平台，通常抑制凋亡、坏死性凋亡和焦亡。然而，在某些情况下，自噬也能促进铁死亡，例如通过脂噬增加可氧化的多不饱和脂肪酸的可用性，通过铁蛋白噬增加不稳定的铁池，以及通过分子伴侣介导的自噬降解GPX4。这种背景依赖性凸显了在肿瘤微环境中，细胞保护信号与致死信号整合的复杂性，这对于建立可行的药物开发计划至关重要。 文章随后探讨了针对细胞死亡机制进行癌症治疗所面临的机遇与挑战。历史上，最初试图通过caspase抑制剂来阻止有丝分裂后组织中不必要的凋亡性细胞死亡，但因其疗效不足和潜在副作用而受限，这凸显了在晚期RCD阶段进行干预的内在复杂性。因此，大量努力转向开发能够通过激活核心RCD通路来选择性清除癌细胞的药理学工具，其理论基础是癌细胞由于对致癌基因的“成瘾”或其固有应激和适应不良状态引发的适应性通路的“非致癌基因成瘾”而对此类方法特别脆弱。在靶向凋亡方面，抑制抗凋亡BCL-2蛋白家族成员（如BCL-2、BCL-XL、MCL1）曾被视为有前景的策略。然而，由于BCL-XL抑制导致的靶向性血小板减少症，开发广谱抑制剂在临床上受挫，焦点遂转向选择性抑制BCL-2。 Venetoclax和lisaftoclax等特异性BCL-2抑制剂因此被批准用于治疗某些血液系统恶性肿瘤。值得注意的是，这些药物除诱导MOMP驱动的凋亡外，还能通过抑制I型干扰素分泌等方式影响肿瘤免疫微环境，从而增强抗肿瘤免疫力，这挑战了对BCL2抑制剂作用模式的传统理解，也揭示了靶向RCD通路用于癌症治疗的复杂性。 对于坏死性凋亡，由于其常在凋亡机制缺陷的癌细胞中作为备用死亡通路，且通常比凋亡产生更强的抗肿瘤免疫，因此被视为潜在的治疗靶点。坏死性凋亡可引发免疫原性死亡（ICD）并释放大量免疫刺激性DAMPs，从而激活cDC1并交叉启动肿瘤特异性CD8+ T细胞反应。然而，RIPK3和MLKL在恶性组织中常被表观遗传沉默，这意味着诱导癌细胞坏死性凋亡的策略可能需要结合表观遗传修饰剂。此外，坏死性凋亡信号在肿瘤微环境中产生的炎症反应并非总是有益的，慢性炎症可能最终促进免疫抑制性微环境的建立，在某些癌症类型中甚至加速疾病进展。这再次强调了非癌细胞自主性过程对于RCD靶向药物最终疗效的极端重要性。 铁死亡则是一把双刃剑。许多恶性肿瘤由于铁代谢、脂质组成和抗氧化防御方面的显著改变而对铁死亡敏感。因此，药理学抑制system Xc-（对维持GPX4活性至关重要）或直接阻断GPX4酶活性，可在相对保留正常组织的情况下对恶性细胞产生致死效应，这对治疗耐药的持续存在癌细胞尤为明显。然而，经历铁死亡的癌细胞是否能触发具有效应阶段和免疫记忆的适应性免疫应答尚未完全明确，且存在相互矛盾的报告，可能反映了早期与晚期铁死亡细胞免疫原性的对立，或与癌细胞中GPX4表达水平及其在铁死亡过程中的释放倾向有关。此外，癌细胞铁死亡释放的氧化脂质和DAMPs可能通过慢性炎症、纤维化和血管生成促进免疫抑制，而肿瘤浸润性中性粒细胞样髓源性抑制细胞（PMN-MDSCs）的自发性铁死亡会释放强效免疫抑制性DAMP——前列腺素E2和氧化脂质，导致显著的T细胞功能障碍和肿瘤进展。因此，临床尝试诱发铁死亡需精心设计，以利用其杀瘤能力，同时遏制其促癌潜力，例如通过肿瘤靶向且时间可控的铁死亡诱导剂递送、联合使用抗炎或免疫调节剂以及谨慎的患者选择和基于生物标志物的治疗方案调整来实现。 自噬本身并非一种RCD模式，而是一个通过溶酶体回收多余或潜在危险的细胞质成分、通常支持应激适应的精细调控过程。在肿瘤学研究中，药理学抑制自噬作为一种独立的治疗策略或与传统治疗的组合手段曾风靡一时。然而，将氯喹或羟氯喹等自噬抑制剂与常规疗法联合，仅在少数临床试验中显示出零星的临床活性。这不仅因为自噬在恶性细胞中对ICD相关DAMP的释放具有背景依赖性影响，还因为许多具有已证实抗肿瘤活性的免疫细胞其发育、存活或效应功能也需要自噬。因此，自噬对恶性转化、肿瘤进展及治疗反应的深远影响是高度背景依赖的，要求在其调控用于癌症治疗时采取细致入微的方法。 文章还指出，尽管靶向凋亡和其他RCD模式曾带来巨大期望，但venetoclax和lisaftoclax仍是目前临床上仅有的为此任务而设计的药物，这提示了诸多挑战的存在。核心问题之一是不同RCD通路之间存在高度的冗余和交叉对话，这不仅大大增加了对其的理解难度，也使得选择性药理学调控变得异常复杂。另一挑战在于寻找能够可靠预测患者对RCD靶向策略敏感性或在治疗期间定量评估肿瘤微环境中RCD参与程度的合适生物标志物。大多数肿瘤的高度异质性以及肿瘤微环境中恶性和非恶性部分细胞死亡调控的动态性，极大地阻碍了临床可行生物标志物的开发。此外，虽然特定的RCD相关事件（如caspase-3切割、MLKL磷酸化、GSMDM切割）可以在常规福尔马林固定石蜡包埋的肿瘤活检样本中成功检测，但其他事件（如作为铁死亡生物标志物的脂质过氧化产物）则因稳定性问题而更具挑战性。最后，脱靶效应和毒性潜力仍然是主要关切点，尤其是在靶向RCD和自噬等基本细胞过程时。 文章深刻剖析了传统细胞毒性抗癌方案设计中的一个根本缺陷。历史上，抗癌疗法的开发建立在将癌症视为一种完全由恶性细胞的遗传和表观遗传改变驱动的、纯粹细胞自主性疾病的认知之上。这种概念框架意味着治疗耐药完全由肿瘤异质性解释，并最终有利于耐药癌细胞克隆的达尔文选择。因此，主导半个多世纪的范式是：只有当药物能够直接杀死每一个恶性细胞时，治疗才能成功。这种受抗生素对抗病原菌巨大成功启发的思路，构建了肿瘤学药物开发的经典实验流程：候选化合物首先在体外培养的人癌细胞系中筛选其细胞毒性效应；活性分子随后在携带人癌异种移植瘤的免疫缺陷小鼠中得到验证，进一步强化了直接细胞毒性而忽略环境和免疫效应的考量；只有在这两个系统中都显示活性后，药物才会进入人体临床试验。这种“免疫不可知论”的药物开发模式，尽管催生了某些化疗药物的偶然临床成功，却系统地错过了免疫维度。其临床后果是严重的：剂量强化常将患者推向致死毒性的边缘；序贯药物替换在许多实体瘤中失败；联合化疗方案在特定瘤种中改善了疗效，但在许多其他瘤种中达到平台期，累积毒性成为严重问题。这些方法在大多数晚期癌症患者中无法产生持久缓解，凸显了忽视宿主免疫力的框架的局限性。 概念上的革命始于认识到，癌症疗法要真正成功，除了杀死治疗敏感的肿瘤细胞外，还必须成功动员免疫效应细胞去识别和摧毁其治疗耐受的同类。这一理解催生了现代范式：治疗诱导的癌细胞死亡应该是免疫原性的，以实现持久的临床获益。ICD的发现重塑了我们对治疗结果的解读，为为何某些细胞毒性药物能产生长期缓解而另一些尽管体外效力明显却失败的药物提供了机制性基础。文章详细阐述了ICD及其调控机制。积累的证据现已推翻了将凋亡和坏死分别视为免疫沉默性和炎症性细胞死亡的旧有二分法。在一定条件下，凋亡确实可以是免疫原性的，引发强大的先天性和适应性免疫反应。反之，癌细胞突然的坏死性裂解产生的裂解物免疫原性潜力可忽略不计。总体而言，包括凋亡、铁死亡、坏死性凋亡和焦亡在内的任何主要RCD形式，都可能引发与效应阶段和免疫记忆相关的适应性免疫反应，这取决于多种因素，包括但不限于：未被免疫耐受覆盖的抗原决定簇的表达（如体细胞突变或特异性影响恶性细胞的非突变过程产生），以及从垂死和已死癌细胞释放或暴露的免疫刺激性与免疫抑制性分子之间的净平衡。因此，ICD伴随着免疫刺激性DAMPs的占优，它们作为内源性佐剂，招募、激活并指导抗原呈递细胞，交叉呈递肿瘤相关抗原并刺激CD8+ 细胞毒性T细胞。在这种情况下，垂死的癌细胞可被视为一种自我生成的、微观或纳米级的“药物制剂”，在特定条件下，能向免疫系统最优地递送抗原和佐剂信号，从而作为原位疫苗发挥作用。 免疫刺激性DAMPs的释放是ICD的核心。首先，溶酶体ATP的释放，这一过程受到自噬支持，解释了为何综合应激反应下游的自噬诱导可以刺激抗肿瘤免疫反应。细胞外ATP不仅通过P2RY2作为树突状细胞及其前体的强效趋化剂，还通过P2RX7促进炎症小体依赖性成熟IL-1β的分泌，从而促进其成熟。其次，凋亡前钙网蛋白在细胞表面的暴露，作为树突状细胞的“吃掉我”信号，促进通过LRP1高效摄取癌细胞残骸，并作为NK细胞的配体促进肿瘤细胞裂解。ICD相关的钙网蛋白易位至质膜外叶依赖于内质网应激反应，特别是综合应激反应。第三，自分泌和旁分泌的I型干扰素信号，为免疫激活提供肿瘤微环境。这一反应由模式识别受体介导，如感知内体双链RNA的TLR3和感知胞质双链DNA的cGAS。I型干扰素不仅能增强多种免疫细胞的效应功能，还能通过CXCL9、CXCL10等趋化因子促进T细胞招募到肿瘤微环境中。第四，质膜通透化允许死后释放丰富的可溶性蛋白如膜联蛋白A1和高迁移率族蛋白B1，并暴露仍锚定在死细胞骨架上的F-肌动蛋白纤维。膜联蛋白A1与树突状细胞上的FPR1结合，引导它们到达细胞死亡的活跃部位；高迁移率族蛋白B1与树突状细胞上的TLR4和AGER相互作用，促进最佳抗原加工和呈递；F-肌动蛋白与树突状细胞上的DNGR-1相互作用也能刺激抗原呈递。这些ICD相关DAMPs共同作用于树突状细胞的PRRs，引发一系列信号转导级联反应，协调它们被招募到肿瘤微环境、高效摄取垂死癌细胞或其碎片、成熟以及迁移到肿瘤引流淋巴结或三级淋巴结构，最终导致肿瘤特异性CD8+细胞毒性T细胞的交叉启动。 然而，并非所有来自应激、垂死或死亡细胞的信号都是免疫刺激性的。一些信号作为免疫抑制性DAMPs发挥作用，实际上限制了癌细胞死亡引发治疗相关性抗肿瘤免疫反应的能力。例如，细胞外ATP被CD39和CD73顺序降解可导致腺苷在肿瘤微环境中积累，引发强效、多方面的免疫抑制。此外，凋亡的caspase-3激活也促进前列腺素E2的产生，后者不仅可作为抵抗治疗的恶性细胞的丝裂原，还能抑制抗肿瘤免疫反应的多个环节，同时有利于调节性T细胞、M2样巨噬细胞和髓源性抑制细胞等免疫抑制细胞的活性。活着的、应激的、垂死的癌细胞也能释放免疫抑制性细胞外囊泡，这些囊泡可能携带具有功能的共抑制配体（如PD-L1）以及免疫抑制性miRNA和酶。囊泡PD-L1可在肿瘤引流淋巴结甚至血流中与T淋巴细胞上的PD-1结合，导致系统性T细胞活性抑制，支持免疫逃逸和治疗抵抗。此外，经历自噬应激或细胞死亡相关质膜通透化的恶性细胞可以主动分泌或被动释放广泛表达的细胞内蛋白DBI，细胞外DBI在结合免疫细胞表面的GABAA受体后，在引发促炎信号的同时强力抑制抗原呈递和T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。甚至铁死亡的核心抑制因子GPX4也能在RCD过程中释放，作为一种免疫抑制性DAMP发挥作用。可溶性GPX4与树突状细胞上的ZP3结合，导致cAMP依赖性信号转导级联，促进IL-10分泌同时抑制糖酵解代谢，从而损害树突状细胞成熟及其交叉启动有效CD8+ T细胞反应的能力。因此，癌细胞中GPX4的水平可能部分解释了为何铁死亡并非总是免疫原性的，也解释了许多接受化疗、放疗和免疫治疗的患者对治疗敏感性有限的原因。 这一机制框架整体解释了为何一些细胞毒性药物能在癌症患者中引发持久缓解，而另一些则不能。高效的ICD诱导剂将癌细胞死亡转化为原位疫苗接种事件，将细胞毒性与抗肿瘤免疫结合以支持长期疾病控制；而那些在缺乏免疫刺激性DAMPs杀死恶性细胞的药物，可能暂时减少肿瘤负荷，但本质上无法防止复发。当然，并非所有接受ICD诱导剂治疗的患者都能获得持久的临床益处，这凸显了已形成的恶性肿瘤在响应治疗时启动抗肿瘤免疫所面临的诸多障碍。例如，恶性细胞可能获得遗传或表观遗传改变，阻止在RCD过程中释放关键的ICD相关DAMPs；宿主限制DAMP信号的缺陷也可能导致ICD失败；全身性或局部性免疫抑制也会显著削弱垂死癌细胞引发伴随效应功能和免疫记忆的适应性免疫反应的能力。 ICD的识别通过将重点从细胞毒性转向免疫原性作为关键终点，改变了药物开发。尽管真正的ICD诱导似乎是例外而非规则，但统计分析表明，在最终获批临床使用的药物中，ICD诱导剂显著富集，提示免疫原性是抗癌药物的一个有利特征，应在临床前筛选中积极选择。文章介绍了多种筛选ICD诱导剂的方法，包括基于DAMP释放的生物传感器细胞系、聚焦于eIF2α磷酸化等病理特征性ICD特征的简化程序，以及基于人工智能辅助去卷积、通过检测早期核仁凝聚进行高通量筛选。学术筛选已鉴定出多种具有强ICD诱导特性的药物，如蒽环类药物（多柔比星、米托蒽醌）和奥沙利铂，其免疫原性活性与抑制转录的能力相关，而与DNA损伤活性无关。这提示了开发更安全的ICD诱导剂（如无心脏毒性的阿柔比星）的可能。此外，抑制营养信号转导级联或DNA向RNA转录的抑制剂，也被鉴定为在临床前肿瘤模型中有效刺激抗肿瘤免疫反应的ICD诱导剂，验证了体外筛选方法可用于识别具有免疫刺激活性的新抗癌药物。 制药工业与学术实验室合作，也开发出多种新型ICD诱导剂。例如，源于海鞘素的转录抑制剂 Lurbinectedin，临床前模型中通过触发内质网应激、自噬和免疫刺激性DAMP释放诱导ICD，并与免疫检查点抑制剂产生有利协同，已获FDA批准用于小细胞肺癌的二线治疗。靶向BCMA的抗体偶联药物 Belantamab mafodotin，在临床前骨髓瘤和淋巴瘤模型中似乎也引发了ICD。携带deruxtecan载荷的抗体偶联药物（如靶向HER2的Fam-trastuzumab deruxtecan和靶向TROP2的Datopotamab deruxtecan）则是另一类从产学研合作中涌现的、具有临床相关性的ICD诱导剂，其持久疗效似乎不仅源于直接细胞毒性，也源于免疫激活。合成溶瘤肽 Ruxotemitide（LTX-315）代表了另一种独特的ICD诱导模式，通过破坏细胞内膜结构诱导坏死性ICD，在多种肿瘤模型中促进快速抗原释放和DAMP驱动的树突状细胞激活，并与放疗和免疫检查点抑制剂产生有利组合。 综上所述，过去几十年我们对癌细胞死亡的理解经历了深刻变革。虽然癌症治疗曾一度被细胞自主性观点主导，即只关注恶性细胞的定量清除。但如今已清楚地认识到，细胞死亡的质量，特别是其刺激适应性免疫的能力，同样具有决定性。ICD的发现和机制性描述提供了一个统一的框架，将细胞毒性治疗与持久的免疫学癌症控制相协调。ICD确实将肿瘤细胞的死亡转化为类似疫苗的事件，动员树突状细胞和CD8+细胞毒性T细胞，最终建立防止癌症复发的长期记忆反应。这在现代免疫治疗背景下尤为重要，因为癌细胞死亡的免疫原性已成为细胞毒性方案能否将免疫学“冷”且对免疫检查点抑制剂耐药的肿瘤转变为免疫效应细胞大量浸润的“热”肿瘤的主要决定因素。因此，ICD范式重塑了我们评估、优化和组合抗癌药物的方式。 ▌论文标题： Cancer cell death: Cell-autonomous and immunogenic dimensions ▌论文网址： https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1535610825005392 ▌DOI： https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.12.005 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓