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靶向抑制APE1通过mtDNA-NLRP3通路诱导NSCLC焦亡的机制研究

2026-05-28     来源:本站     点击次数:112

引言
非小细胞肺癌(NSCLC)的临床治疗目前仍存在诸多难点与瓶颈。细胞焦亡是一类具有促炎特性的程序性细胞死亡方式,该过程的激活依赖NLRP3炎症小体对胞质线粒体DNA(mtDNA)的识别与响应。南京师范大学Hu Zhigang、Guo Zhigang教授团队与南京大学Yang Lindong教授团队开展联合研究,刊发了题为《APE1 inhibition-promoted pyroptosis triggers T-cell infiltration and enhances anti-tumor immunity in NSCLC》的文章。该课题组前期研究已证实,缺失DNA修复蛋白APE1能够诱导非小细胞肺癌发生细胞焦亡,但其潜在分子机制尚未明确。该合作研究进一步揭示了具体作用机制:抑制APE1表达会导致肿瘤细胞胞质内mtDNA大量累积,继而激活NLRP3-caspase-3-GSDME信号通路,有效触发NSCLC细胞焦亡;同时可显著促进T细胞浸润肿瘤组织,强化机体抗肿瘤免疫应答,为NSCLC免疫治疗提供了全新的作用靶点与理论依据。

一、材料与方法  

(一)细胞与动物模型
人NSCLC细胞系A549、NCI-H460,小鼠肺癌细胞LLC;C57BL/6小鼠构建同种移植瘤模型,B-NDG免疫缺陷小鼠构建人源化模型并回输人PBMC。

(二)APE1敲低与干预
shRNA稳定转染构建APE1敲低(APE1-KD)细胞模型;采用NLRP3抑制剂MCC950、EtBr耗竭mtDNA、TNF-α、阿霉素及小分子化合物CRT进行干预。

(三)细胞焦亡检测
- 形态学观察细胞肿胀、膜泡形成;
- Hoechst/PI染色评估膜完整性;
- LDH释放实验定量细胞膜损伤;
- ELISA检测IL-18、IFN-γ、IL-2、CCL5、CXCL10等因子;
- Western blot检测NLRP3、caspase-8、caspase-3、GSDME及其剪切形式。

(四)胞质DNA定量与定位
qPCR与免疫荧光检测胞质dsDNA、mtDNA水平与分布;共聚焦显微镜观察NLRP3与胞质DNA共定位。

(五)转录组与通路分析
RNA测序结合基因集富集分析(GSEA)解析差异通路;验证AIM2、cGAS-STING等通路活化状态。  

(六)体内抗肿瘤与免疫评价
监测肿瘤体积与生长速率;ELISA检测血清IFN-γ;免疫组化/流式分析肿瘤组织T细胞等免疫浸润。  

二、结果  

(一)抑制APE1诱导NSCLC细胞典型焦亡
APE1-KD细胞呈现肿胀、膜出泡等焦亡形态;LDH释放显著增加,PI阳性细胞比例上升;上清中IL-18、IFN-γ、CCL5、CXCL10等促炎因子与趋化因子升高。Western blot证实caspase-3特异性活化、GSDME N端剪切片段累积,不影响GSDMA-D及caspase-1,提示GSDME依赖性焦亡。  

靶向APE1通过激活NLRP3–caspase-3–GSDME通路促进细胞焦亡

(二)mtDNA胞质积聚是APE1抑制触发焦亡的关键
GSEA提示APE1-KD富集DNA结合与损伤应答通路;胞质dsDNA及mtDNA水平显著上升;EtBr耗竭mtDNA可逆转caspase-3活化与GSDME剪切,证实mtDNA泄漏为上游关键事件。  

(三)NLRP3-caspase-8-caspase-3-GSDME通路介导焦亡
NLRP3与胞质dsDNA共定位显著增强;NLRP3、caspase-8表达上调;敲低NLRP3、caspase-8或caspase-3均降低GSDME剪切;MCC950抑制该通路活化。AIM2与cGAS-STING无明显改变,提示通路特异性。TNF-α、阿霉素或CRT可协同增强APE1-KD细胞焦亡水平。  

(四)抑制APE1在体内抑制肿瘤并增强抗肿瘤免疫
同种移植瘤模型中,APE1-D组肿瘤生长显著受抑,血清IFN-γ升高,肿瘤免疫浸润增强;NLRP3敲低可逆转上述效应。人源化小鼠中,APE1-KD联合PBMC组肿瘤最小,细胞因子最高,免疫浸润最显著,伴随NLRP3、cleaved-caspase-8/3、GSDME-N上调。  

三、总结
该研究首次系统阐明APE1调控NSCLC焦亡与免疫的完整机制:APE1抑制导致mtDNA修复障碍,氧化mtDNA释放至胞质,被NLRP3识别并组装炎症小体,依次活化caspase-8、caspase-3,剪切GSDME形成膜孔,引发焦亡;释放的趋化因子与促炎因子招募并激活T细胞,增强抗肿瘤免疫。该通路不依赖经典caspase-1/GSDMD轴,揭示caspase-3/GSDME在肺癌焦亡中的主导作用。APE1高表达可能通过抑制焦亡介导免疫抑制,靶向APE1有望将免疫抑制肿瘤微环境重编程为免疫激活状态,与免疫检查点抑制剂联用提升疗效。该研究为APE1抑制剂研发与NSCLC联合免疫策略提供实验基础与理论支撑。  

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