科学家发现如何停止和控制细胞死亡过程——以前被认为是不可逆的
细胞焦亡过程中的合成图像。作者：加里·莫
伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员发表的一项研究描述了一种分析细胞焦亡的新方法——细胞死亡过程通常由感染引起并导致体内过度炎症——并表明这一过程，长期以来被认为是不可逆转的启动，实际上可以停止和控制。
这一发现发表在《自然通讯》杂志上，这意味着科学家们有了一种新的方法来研究与细胞死亡过程失常相关的疾病，比如一些癌症，以及可能因该过程引起的失控炎症而复杂化的感染. 例如，这些感染包括败血症和急性呼吸窘迫综合征，这是COVID-19疾病的主要并发症之一。
Pyroptosis 是一系列生化反应，使用 gasdermin（一种蛋白质）打开细胞膜上的大孔并使细胞不稳定。为了更多地了解这个过程，UIC 研究人员通过基因工程设计了一种“光遗传学”gasdermin，该蛋白质对光有反应。
“细胞死亡过程在身体中起着重要作用，无论是健康状态还是不健康状态，但研究细胞焦亡（一种主要的细胞死亡类型）一直具有挑战性，”UIC 系助理教授 Gary Mo 说药理学和再生医学以及医学院的生物医学工程系。
莫说，检查活细胞中发挥作用的焦亡机制的方法很难控制，因为它们是由不可预测的病原体引发的，而这些病原体又会对不同的细胞和人产生不同的影响。
“我们的光遗传学 gasdermin 使我们能够跳过不可预测的病原体行为和可变的细胞反应，因为它在分子水平上模拟了一旦细胞焦亡开始就会发生的情况，”Mo 说。
研究人员应用该工具，利用荧光成像技术在细胞实验中精确激活gasdermin，观察各种情况下的毛孔。他们发现某些条件，例如特定浓度的钙离子，仅在数十秒内就会触发毛孔关闭。
这种对外部环境的自动反应提供了焦亡动态自我调节的证据。
“这向我们表明，这种形式的细胞死亡不是单程票。这个过程实际上是用一个取消按钮和一个关闭开关来编程的，”莫说。“了解如何控制这一过程为药物发现开辟了新途径，现在我们可以找到对双方都有效的药物——它使我们能够考虑调整、促进或限制疾病中的这种细胞死亡，我们可以以前只删除了这个重要的过程。”
参考文献：
“Gasdermin D 毛孔由局部磷酸肌醇电路动态调节”，Ana Beatriz Santa Cruz Garcia、Kevin P. Schnur、Asrar B. Malik 和 Gary CH Mo，2022 年 1 月 10 日，Nature Communications。
DOI: 10.1038/s41467-021-27692-9
自然通讯论文“Gasdermin D Pores are Dynamically Regulated by Local Phosphoinositide Circuitry”的共同作者是 UIC 的 Ana Santa Cruz Garcia、Kevin Schnur 和 Asrar Malik。
该研究由美国国立卫生研究院 (P01HL060678、R01HL090152、R01HL152515、T32HL007820、P01HL151327) 资助。