铁死亡如何“玩出花儿”？试试与“国自然第一大热点”相结合！看看顶刊怎么做的（附套路）

作为国自然热点之一，铁死亡是细胞程序性死亡方式之一，受到了众多研究者的探索。而“国自然第一大热点”肿瘤免疫，其研究的热度也一直居高不下。那么，如果能将这两大热点结合起来，强强联合，其研究的深度和广度必然能得到升华。

今天，梅斯小编带来一篇发表在Cancer Cell杂志上的文献[1]：CD8 T cells and fatty acids orchestrate tumor ferroptosis andimmunity via ACSL4，将肿瘤免疫与铁死亡“完美”结合。快来学习一下“如何将两大热点融合”，从而斩获高分文章和国自然吧！

一、研究背景

越来越多的证据表明，铁死亡可能发生在各种病理情况下，包括：急性肾脏损伤、组织缺血和再灌注损伤、神经退化和癌症等。然而，在这些情况下，“自然'的铁死亡诱导机制仍然未知。

先前研究发现，肿瘤微环境中免疫检查点阻断激活的CD8+T细胞，可使肿瘤细胞铁死亡敏感以及铁死亡受脂肪酸代谢的调节；但在缺乏合成化学诱导剂的情况下，“肿瘤细胞是否以及如何消除内源性铁死亡”仍不清楚。因此，清楚地探明二者之间的作用机制，或能打开使免疫疗法更有效的途径。

在此基础上，研究者假设IFNγ可以在没有合成诱导剂的情况下，与选择性脂肪酸合作诱导肿瘤细胞铁死亡，从而开展研究。

研究内容及套路

一、花生四烯酸和IFNγ协同诱导肿瘤细胞铁死亡

为了验证假设，研究者筛选和测试了所有典型脂肪酸在诱导小鼠和人类肿瘤细胞死亡（有或没有IFNγ）中的铁死亡潜力，最终发现——IFNγ或单个脂肪酸未能诱导两个小鼠黑色素瘤系Yumm5.2和B16F10以及人类黑色素瘤系A375的细胞死亡。有趣的是，花生四烯酸，而不是其他脂肪酸，与IFNγ协同诱导所有三种肿瘤细胞系中的强效细胞死亡。因此，该研究将重点放在了花生四烯酸上。

在此基础上，研究者证实IFNγ和花生四烯酸的联合作用导致了Yumm5.2和A375细胞死亡。为了进一步确定IFNγ和花生四烯酸的组合是否通过铁死亡诱导肿瘤细胞死亡，在不同的细胞死亡抑制剂存在下用IFNγ和花生四烯酸处理Yumm5.2细胞和A375细胞，发现铁死亡抑制剂Fer1同时拯救了Yumm5.2和A375细胞死亡，逆转了由IFNγ和花生四烯酸引起的脂质ROS增加。结果显示，在没有合成铁死亡诱导剂的情况下，IFNγ和花生四烯酸的组合通过诱导肿瘤铁死亡来引起肿瘤细胞死亡。

之前的研究发现，肿瘤细胞抗原特异性CD8+T细胞通过IFNγ促进肿瘤细胞铁死亡。因此，在花生四烯酸存在下，研究者使用OVA特异性CD5 T（OT-I）细胞培养了表达卵清蛋白（OVA）-Yumm2.8的细胞，观察到补充花生四烯酸会增加OT-I介导的肿瘤细胞死亡，这可以通过Fer1挽救。也就是说，花生四烯酸和CD8 T细胞（或IFNγ）可以协调诱导肿瘤细胞铁死亡。

套路：首先确定假设内容——IFNγ可以在没有合成诱导剂的情况下，与选择性脂肪酸合作诱导肿瘤细胞铁死亡。接着，基于此筛选出与IFNγ存在协同作用的脂肪酸（花生四烯酸），研究二者协同作用与肿瘤细胞铁死亡的关系，开展研究。

二、花生四烯酸和IFNγ通过ACSL4诱导肿瘤细胞铁死亡

站在前人肩膀上，已有研究发现：ACSL4激活花生四烯酸生成花生四烯酰辅酶A，生四烯酰辅酶A被酯化成磷脂。外源性花生四烯酸可增强RSL3诱导的铁死亡。

研究者生成了Acsl4缺陷（Acsl4−/−）Yumm5.2细胞，发现Acsl4-/-Yumm5.2细胞对合成的铁死亡诱导剂RSL3具有抗性。Acsl4缺乏消除了IFNγ和花生四烯酸组合诱导的Yumm5.2肿瘤细胞死亡和脂质ROS产生，将研究拓展到MC38结肠肿瘤细胞也发现了同样的结果。

此外，在OVA+Yumm5.2细胞和OT-I细胞共培养中，补充花生四烯酸可促进Acsl4+/+肿瘤细胞的死亡，但不可用促进Acsl4/-肿瘤细胞的死亡，而过表达ACSL4则会促进肿瘤细胞死亡。

除了ACSL4，作者还研究了system Xc-（system Xc-和IFNγ调节细胞铁死亡）。最终表明：ACSL4，而不是system Xc-，对IFNγ联合花生四烯酸诱导的肿瘤铁死亡至关重要。

套路：在明确了花生四烯酸和IFNγ协同调节肿瘤细胞铁死亡之后，便是探讨其作用机制了。站在前人肩膀上，研究者发现花生四烯酸在体内的转化流程，以及system Xc-和IFNγ调节细胞铁死亡。因此，可以合理怀疑“ACSL4、system Xc-是否是花生四烯酸协同IFNγ诱导肿瘤细胞铁死亡的关键酶”，并展开研究。

三、IFNγ通过STAT1和IRF1信号刺激ACSL4表达

在不同的时间点使用IFNγ培养Yumm5.2细胞，经过处理后发现，Yumm5.2细胞中Acsl4表达增加。对IFNγ的处理刺激了IFNγ应答基因的表达，如干扰素调节因子1(IRF1)。

之前研究发现，IFNγ信号通过Janus激酶（JAK）信号转导器和转录1激活剂（STAT1）途径调节基因表达。基于此，研究者构建了Stat1缺陷（Stat1−/−）Yumm5.2细胞。结果发现，IFNγ处理未能刺激此细胞Stat1转录本以及Stat1中的STAT1和IRF3蛋白表达。IFNγ联合花生四烯酸未能诱导Stat1−/−肿瘤细胞铁死亡和脂质ROS生成。（ChIP）-seq数据库表明IRF1的结合位点存在于ACSL4的启动子区域，而STAT1没有结合位点。

上述结果表明，ACSL4是一个先前未知的IFNγ应答基因，而STAT1的激活对ACSL4至关重要花生四烯酸加IFNγ诱导肿瘤细胞的表达及铁死亡。

套路：基于第二张图的发现，假设IFNγ调节肿瘤细胞中ACSL4的表达，结合之前关于IFNγ信号调控的研究进行合理猜测并进行验证。

四、IFNγ重组ACSL4相关磷脂诱导肿瘤铁死亡

花生四烯酸或IFNγ轻微改变了Acsl4+/+Yumm5.2细胞中不同磷脂种类的相对丰度。花生四烯酸联合IFNγ处理，增加了Acsl4+/+Yumm5.2细胞中总花生四烯酸相关磷脂种类。有趣的是，花生四烯酸优先整合到磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰胆碱(PC)物种中，且IFNγ放大了这种效应。这表明，IFNγ改变了ACSL4表达和脂质，以诱导肿瘤铁死亡。

基于上述研究，合理猜测某些C16和C18脂肪酸可以参与IFNγ和花生四烯酸组合诱导的肿瘤铁死亡并开展研究。为了测试常见C16脂肪酸在肿瘤细胞铁死亡中的潜在作用，研究者培养了Acsl4和Acsl4−/−Yumm5.2细胞在IFNγ和低剂量花生四烯酸存在下具有的这些脂肪酸。结果观察到，与Acsl16相比，POA（棕榈油酸）增强了Acsl4+/+Yumm5.2细胞中肿瘤细胞脂质ROS的产生，而Fer1消除了这种影响。同理，OA（油酸）增强了在Acsl4+/+肿瘤细胞的死亡和脂质过氧化物的产生。Fer1逆转了OA对肿瘤细胞死亡的影响。

上述数据表明，IFNγ重编程ACSL4相关磷脂诱导肿瘤铁死亡，常见的C16和C18脂肪酸（如POA和OA），可以参与进这一过程。

套路：到目前为止，研究者发现IFNγ与花生四烯酸通过STAT1和IRF1信号刺激ACSL4表达，从而诱导肿瘤细胞铁死亡。而之前已有研究证实，细胞脂质组成和脂肪酸代谢控制铁死亡。因此，除了ACSL4表达，IFNγ与花生四烯酸组合是否改变了肿瘤细胞脂质从而影响肿瘤细胞铁死亡呢？

五、肿瘤ACSL4影响抗肿瘤免疫

花生四烯酸和IFNγ的组合，是通过ACSL4肿瘤细胞铁死亡的内源性触发因素；该机制或参与了CD8+T细胞介导的肿瘤杀伤。接着，研究者将Acsl4/和Acsl4+/+Yumm5.2细胞接种到NOD中，比较SCID γc缺陷（NSG）（免疫缺陷）小鼠和C57BL / 6J（免疫功能正常）小鼠肿瘤相关情况。

结果发现，C57BL/6J小鼠的Acsl4/肿瘤生长得更快、更大；而携带Acsl4-/-肿瘤的小鼠的存活时间比其他小鼠短，并且体内CD8+细胞、IFNγ的数量减少，注射MC8肿瘤细胞的小鼠情况与上述结果一致。这些结果表明，肿瘤ACSL4通过控制肿瘤铁死亡，来影响体内自发的抗肿瘤免疫。

套路：结合CD8T细胞会介导肿瘤细胞出现铁死亡研究，假设Acsl4肿瘤细胞由于铁死亡和潜在肿瘤抗原释放和扩散的差异，在体内表现出不同的T细胞应答，并进行验证。

六、靶向肿瘤铁死亡使检查点治疗敏感

用低剂量花生四烯酸治疗携带三种类型肿瘤的小鼠，包括MC38，Yumm5.2和Lewis肺癌（LLC），发现花生四烯酸单独使用减缓了MC38肿瘤的生长，而花生四烯酸和抗PD-L1联合使用产生了额外的肿瘤抑制作用。花生四烯酸和抗PD-L1的治疗相对而言降低了肿瘤的生长，但它们的联合治疗导致的肿瘤抑制效果优于单一治疗。联合治疗增加了IFNγ、TNFa和CD8+T细胞在肿瘤微环境中的百分比，与上述所提及研究结果一致。

使用Acsl4-/-和Stat1-/-Yumm5.2肿瘤细胞与花生四烯酸处理野生型小鼠，花生四烯酸减缓了野生型肿瘤的生长，但对Acsl4/和Stat1/Yumm5.2肿瘤没有影响。表明花生四烯酸的治疗作用依赖于ACSL4和IFNγ信号通路；ACSL4的表达与CD8+细胞比例呈正相关。而在接受免疫治疗的患者中，高水平的ACSL4表达与总生存期或无进展生存期的增加相关。

这些数据表明，ACSL4可能参与了癌症患者的自发性和ICB诱导的抗肿瘤免疫。

套路：花生四烯酸加IFNγ诱导肿瘤细胞铁死亡，假设花生四烯酸补充剂作为ACSL4的底物可能在体内诱导肿瘤细胞铁死亡，抑制肿瘤进展，并协同PD-L1阻断的抗肿瘤作用免疫活性小鼠开展研究，为临床治疗提供新思路。

小结

综上所述，研究者筛选并测试了不同脂肪酸与体外培养的肿瘤细胞IFNγ结合的铁调电位；还介绍了一种利用靶向脂质体分析和多种肿瘤模型的多学科方法，以探讨在肿瘤微环境中肿瘤铁死亡及其与癌症的相关性的背景下，免疫系统（如CD8+T细胞和IFNγ）和脂质代谢（如不同的脂肪酸）之间的相互作用免疫和治疗，提供了铁死亡与肿瘤免疫结合研究的新思路。

参考文献：

[1] Liao P,Wang W, Wang W, et al. CD8 T cells and fatty acids orchestrate tumorferroptosis and immunity via ACSL4. Cancer Cell. 2022;40(4):365-378.e6.doi:10.1016/j.ccell.2022.02.003

撰文：MIE

相关知识

杭州西溪花朝节，让春天“玩出花儿”
番茄喷花讲究多，看看高手怎么做
华大参与发表Nature主刊
春天拍花，试试多重曝光，玩出乐趣与创意
玩出花样了！歪国仁的毕业派对
强推！惊悚恐怖电影《双宝斗恶魔》：森林度假大屠杀+真假杀人魔+套路与反套路
花儿缺营养?看看就知道
玩出新花样？养生也能“新中式”？
促进信息交流捕捉行业热点——聚焦中国国际花卉园艺产业研讨会.pdf
各地景区举办花朝节 把春天“玩出花儿”

网址: 铁死亡如何“玩出花儿”？试试与“国自然第一大热点”相结合！看看顶刊怎么做的（附套路） https://www.huajiangbk.com/newsview854277.html