PSMB10

引言 2型糖尿病（T2D）是一种常见的慢性代谢性疾病，其特点是身体不能有效利用胰岛素（胰岛素抵抗）或胰腺无法分泌足够的胰岛素，导致血糖水平升高【1-3】。胰岛素是一种由胰腺β细胞分泌的激素，帮助细胞摄取和利用血糖。当身体对胰岛素不敏感时，胰腺必须分泌更多的胰岛素来维持正常的血糖水平。随着时间的推移，胰腺可能无法跟上这种需求，导致胰岛素不足，进而引发高血糖。T2D的主要风险因素包括不健康的饮食、缺乏运动、超重或肥胖、遗传因素和年龄的增长。该疾病通常起病缓慢，可能无明显症状，但长期高血糖可引发心脏病、中风、肾病、视力丧失等严重并发症。由于遗传和环境因素共同作用导致T2D的发病，因此GWASs研究已经将超过600个序列突变与T2D关联起来【4,5】。这些变异大多位于非编码区，与胰腺β细胞的顺式调控元件（CREs）高度富集有关，表明这些变异可能通过改变CRE功能和效应基因表达，导致胰岛β细胞功能障碍和衰竭。T2D的发病过程涉及遗传变异与环境应激因素（如内质网（ER）应激和炎性细胞因子应激）的动态交互作用。然而，目前关于非编码区变异如何在这些应激条件下影响胰岛的转录反应，了解仍十分有限。 近日，来自美国杰克逊基因组医学实验室的Michael L. Stitzel和Duygu Ucar合作在Cell Metabolism上发表了Resource类论文Multi-omic mapping of human pancreatic islet endoplasmic reticulum and cytokine stress responses provides type 2 diabetes genetic insights。在本研究中，作者利用多组学分析揭示了胰岛细胞在应对环境压力时的转录反应，并将这些转录反应与非编码区变异关联起来，这项研究为理解T2D的发病机制提供了新的见解。 为了揭示环境应急对胰岛细胞的基因转录影响，作者首先使用来自非糖尿病供体的胰岛细胞，将其暴露在ER应激（thapsigargin）和促炎性细胞因子（IL-1b + IFN-g）中，作为研究胰岛应激反应的模型，然后通过RNA-seq分析胰岛细胞的基因表达变化。数据表明，约30%的基因（5131个基因）对ER应激或促炎细胞因子应激产生响应，这些基因中有85%单独对某个应激条件发生反应。其中ER应激激活了与未折叠蛋白反应（UPR）和ER蛋白处理通路相关的基因，如ATF4、ERN1/IRE1a、DDIT3/CHOP等，这些基因与β细胞功能和存活密切相关。另外，ER应激还显著诱导了胆固醇合成、氨基酸生物合成等代谢通路，表明ER应激对细胞功能的影响比单纯的蛋白质折叠更为广泛。与促炎性细胞因子相关的基因主要涉及细胞因子和趋化因子信号传导途径（如NF-kB通路），这些通路与胰岛β细胞功能障碍有关。促炎性应激还激活了多个固有免疫途径（如NLRP3炎症小体和RIG-I样受体信号通路），这些通路与早期1型糖尿病（T1D）的自身免疫激活有关。 为了进一步解读胰岛中不同细胞类型（尤其是α细胞和β细胞）对ER应激和促炎性细胞因子的反应，作者继续利用同样的方法处理非糖尿病供体的胰岛细胞，随后进行scRNA-seq分析。研究表明，β细胞表现出比α细胞更强的对ER应激和促炎性细胞因子的敏感性，β细胞对ER应激的反应中有98个基因被激活，而α细胞仅有35个，其中30个基因是两者共有的。在应激处理的胰岛细胞中，DDIT3、S100A6和MT1F等基因显著在β细胞中诱导表达，而α细胞中没有明显变化。β细胞在ER应激下可分为两个不同的亚群：β簇1（BC1）：占94%的β细胞，显示出较为常规的应激响应；β簇2（BC2）：占6%的β细胞，表现出更为强烈的与细胞死亡相关的基因表达，如蛋白酶体超家族基因PSMB8、PSMB9、PSMB10，这些基因与蛋白质降解和凋亡密切相关。这表明β细胞在T2D的病理机制中可能起着更重要的作用。 接下来，作者利用ATAC-seq绘制胰岛细胞在ER应激和细胞因子应激条件下的CRE的可及性图谱，旨在找出与这些应激反应相关的CREs，并解析它们如何调控基因表达。研究发现，大约14%的CREs（14,968个CREs）在应激处理后发生了显著变化，大多数应激响应的CREs是特异性的，仅有393个CREs在两种应激条件下共同响应。对这些应激响应CREs进行基因组注释发现，约91%的应激响应CREs位于距离最近的基因转录起始位点（TSS）1 kb之外，表明这些CREs可能是增强子，调控基因在应激条件下的表达。通过将这些CREs与胰岛细胞中表达的基因联系起来，研究发现应激响应的CRE的开放或关闭与相应基因表达的变化一致。转录因子结合位点的富集分析显示，ATF4、CHOP和NFIL3等UPR介导因子在ER应激条件下显著富集，而IRF8、IRF3以及NF-kB家族成员p65（RELA）的结合位点在促炎细胞因子应激下富集，表明不同的应激通过不同的转录因子调控其特定的基因表达。此外，这些应激反应不仅影响胰岛细胞的染色质结构和基因表达，还可能通过下调关键转录因子如PDX1和MAFA，削弱胰岛细胞的功能，进而导致葡萄糖代谢失调，促进T2D的发生。 作者还分析了与糖尿病相关的遗传变异和胰岛细胞在ER应激或促炎细胞因子应激条件下的CRE变化之间的关系。通过分析多个GWASs数据集，作者共发现161个与T2D、1型糖尿病或相关血糖性状相关的变异与应急反应 CRE的开放或关闭有关。其中，21个T2D相关变异与ER应激特异性开放的CRE重叠，24个T2D相关变异与细胞因子应激特异性开放的CRE重叠。例如，rs4744423通过增强FOSB/JUNB的结合来调控ER应激下AOPEP基因的表达，而rs6444081则通过破坏NRF2的结合位点，减少ETV5基因的表达，削弱胰岛功能。 文章的最后，作者选择了一个T2D相关的遗传变异rs6917676进行细致的研究。结果表明，rs6917676-T风险等位基因通过增强ER应激反应，增加MAP3K5表达，促进胰岛β细胞凋亡的分子机制。通过药物抑制MAP3K5，可能为减少T2D患者胰岛细胞凋亡、保护β细胞功能提供新的治疗策略。这些发现表明，特定的遗传变异可能通过改变胰岛细胞的应激反应，从而影响糖尿病的发生和发展。 模式图（Credit: Cell Metabolism） 总的来说，作者通过多组学研究剖析了ER应激和促炎症细胞因子应激对人类胰岛细胞转录调控网络的全基因组影响，并激发了将rs6917676风险等位基因与增强的ER应激反应性MAP3K5介导的β细胞凋亡联系起来的变异到功能研究。这项研究将遗传突变和环境因素的变化与胰岛细胞的转录影响关联起来，为理解T2D发病机制以及开发潜在的治疗方法提供了重要的借鉴意义。 参考文献 1. Halban, P.A., Polonsky, K.S., Bowden, D.W., Hawkins, M.A., Ling, C., Mather, K.J., Powers, A.C., Rhodes, C.J., Sussel, L., and Weir, G.C. (2014). b cell failure in type 2 diabetes: postulated mechanisms and prospects for prevention and treatment. Diabetes Care 37, 1751–1758. 2. Lawlor, N., Khetan, S., Ucar, D., and Stitzel, M.L. (2017). Genomics of islet (Dys)function and type 2 diabetes. Trends Genet. 33, 244–255. 3. Ashcroft, F.M., and Rorsman, P. (2012). Diabetes mellitus and the b cell: the last ten years. Cell 148, 1160–1171. 4. Suzuki, K., Hatzikotoulas, K., Southam, L., Taylor, H.J., Yin, X., Lorenz, K.M., Mandla, R., Huerta-Chagoya, A., Rayner, N.W., Bocher, O., et al. (2023). Multi-ancestry genome-wide study in >2.5 million individuals reveals heterogeneity in mechanistic pathways of type 2 diabetes and complications. Preprint at medRxiv. 5. Vujkovic, M., Keaton, J.M., Lynch, J.A., Miller, D.R., Zhou, J., Tcheandjieu, C., Huffman, J.E., Assimes, T.L., Lorenz, K., Zhu, X., et al. (2020). Discovery of 318 new risk loci for type 2 diabetes and related vascular outcomes among 1.4 million participants in a multi-ancestry meta-analysis. Nat. Genet. 52, 680–691. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2024.09.006 责编|探索君 排版|探索君 来源|BioArt End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

近日，素来以抄底收购Biotech为业务的Concentra Biosciences再次出手了。 Concentra母公司Tang Capital CEO Kevin Tang（中文名：唐庆年）表示，将以每股1.10美元的现金价格收购Kezar Life Sciences。 Kezar Life Sciences在此之前可以说是流年不利，今年Q2财报披露另一管线KZR-261因疗效不佳暂停开发，临床资源让位于核心管线KZR-616（zetomipzomib），然而核心管线的狼疮肾炎临床中仍然出现四例患者死亡事件，给了这家公司当头一棒，临床因此自愿暂停。而公司股价也在近一年来常常徘徊于1美元以下低位，已经有退市风险，在这种情况下，如果KZR-616的临床问题没有转机，那么这家公司几乎已经走到了绝境。 Zetomipzomib Zetomipzomib是一种first-in-class的免疫蛋白酶体（immunoproteasome）抑制剂。免疫蛋白酶体是蛋白酶体的一种特殊亚型，在炎症刺激下，组成型蛋白酶体的蛋白水解活性亚基β1、β2、β5分别转换为β1i（LMP2）、β2i（MECL-1）、β5i（LMP7），因此它能够选择性靶向免疫蛋白酶体亚基LMP7和LMP2，此前的体外研究中还显示出对MECL-1亚基和构成性蛋白酶体β5亚基的抑制活性，但不影响β1亚基。 在狼疮肾炎（LN）中免疫蛋白酶体呈高表达，并在抗原提呈中起重要作用，参与多数免疫过程，如调节细胞因子产生的过程、T细胞的扩增、存活和辅助T细胞的分化等，从而参与多种自身免疫性疾病的发生发展。而通过抑制免疫蛋白酶体，Zetomipzomib具有广泛的免疫调节效果。可通过减少TNF-α、IL-6、IL-23、IFN-γ，IL-10等促炎因子的产生，降低浆细胞活性及自身抗体的产生，增加调节T细胞的活性等途径抑制LN进展。 在狼疮小鼠模型NZB/W F1中，Zetomipzomib可有效延缓肾炎进展，且不影响正常免疫应答。之前的早期临床研究也显示，Zetomipzomib在治疗LN患者时，可诱导并维持肾脏缓解，降低尿蛋白肌酐比值（UPCR），同时肾小球滤过率估计值（eGFR）在治疗期间保持稳定。 早先来看，外界普遍觉得Zetomipzomib整体数据安全性良好，在PALIZADE临床中出现的四例死亡事件像是个晴天霹雳，考虑到目前临床试验仍未揭盲，且事件发生在菲律宾和阿根廷，因此并不能确定死亡事件与zetomipzomib直接相关，也可能单纯是发生在对照组的个例。 各方利弊 对于Kezar Life Sciences来说，死亡事件是否与Zetomipzomib有关直接关系到了公司是否应该出售给Concentra。 有趣的是，去年9月时，云顶新耀以700万美元预付款和 1.255 亿美元的临床和商业里程碑付款买下了Zetomipzomib在大中华区和东南亚，韩国等国家和地区的独家授权。目前在国内已经在今年7月完成IIb期首例受试者给药，目前不太可能受到临床暂停的影响。 Concentra如果买下Kezar，基本上是作为二手商再度变卖Kezar的管线，这也是这家公司的常规操作，届时买方是谁可能就是个值得思考的问题了，如果是某个大厂，直接买断云顶新耀权益也尚未可知。 参考来源： Muchamuel T, Fan RA, Anderl JL, Bomba DJ, Johnson HWB, Lowe E, Tuch BB, McMinn DL, Millare B, Kirk CJ. Zetomipzomib (KZR-616) attenuates lupus in mice via modulation of innate and adaptive immune responses. Front Immunol. 2023 Mar 10;14:1043680. doi: 10.3389/fimmu.2023.1043680. PMID: 36969170; PMCID: PMC10036830. 免责声明：本文不具有任何投资建议和医学意见，如有信息错漏请立即指出。