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一、研究团队与发表信息
本研究由Yuchuan Zhou(复旦大学上海医学院放射医学研究所)、Liang Zeng、Linbo Cai(广东三九脑科医院)等15位作者共同完成,发表于Nature Communications(2025年,卷16,文章编号1212)。研究聚焦胶质母细胞瘤(Glioblastoma multiforme, GBM)的放射抵抗机制,揭示了IFI16基因通过调控HMOX1依赖性铁死亡(ferroptosis)逃逸促进GBM放疗抵抗的分子机制。
二、学术背景
科学领域:肿瘤放射生物学与分子肿瘤学。
研究动机:GBM是WHO IV级恶性脑瘤,5年生存率仅7.2%,放疗后复发率高。传统观点认为细胞衰老(cellular senescence)具有抑癌作用,但近年发现放疗诱导的衰老细胞可能通过衰老相关分泌表型(SASP)促进肿瘤复发。IFI16(γ-干扰素诱导蛋白16)已知参与先天免疫和衰老,但其在GBM放疗抵抗中的作用尚不明确。
研究目标:
1. 明确IFI16在GBM放射抵抗中的作用;
2. 解析IFI16调控铁死亡的分子机制;
3. 探索靶向IFI16的临床干预策略。
三、研究流程与方法
1. 放射抵抗GBM细胞模型构建
- 对象:U251和LN229 GBM细胞系,通过分次照射(2 Gy/天,总剂量60 Gy)构建放射抵抗亚系U251R和LN229R。
- 验证:克隆形成实验显示放射敏感性增强比(SER)分别为0.64和0.67(p<0.01),并检测到异染色质重组(HP1↑、H3K27ac↓)、β-半乳糖苷酶活性(衰老标志)升高及SASP因子(IL-6、CCL5等)分泌增加。
2. IFI16的功能验证
- 组学分析:ATAC-seq和RNA-seq联合分析发现,放射抵抗细胞中IFI16表达显著上调,且与“病毒防御反应”通路相关。
- 功能实验:
- 敲低实验:shRNA沉默IFI16后,衰老标志物(p21、p16)下降,细胞增殖(Ki67↑)和放射敏感性恢复(SER=1.47)。
- 过表达实验:IFI16过表达增强放射抵抗,并抑制铁死亡(脂质过氧化↓、ROS↓、Fe²⁺↓)。
3. IFI16-HMOX1调控轴解析
- 机制探索:
- 转录调控:染色质免疫沉淀(ChIP-qPCR)显示IFI16通过PYRIN结构域与转录因子JUND/SP1互作,激活HMOX1启动子(JUND结合位点可及性↑,SP1抑制效应解除)。
- 铁死亡关联:HMOX1过表达逆转IFI16敲低导致的铁死亡增加和放射增敏效应(p<0.01)。
4. 药物干预研究
- 靶向治疗:分子对接预测降糖药格列本脲(glyburide)可结合IFI16的PYRIN结构域。实验证实:
- 体外:Glyburide抑制IFI16功能,增强铁死亡和放射敏感性(p<0.05)。
- 体内:原位移植瘤模型中,Glyburide联合放疗显著延长小鼠生存期(60天 vs 放疗单药39天)。
数据分析方法:
- 组学数据:DESeq2差异分析、GSEA通路富集、HOMER motif分析。
- 统计方法:双因素ANOVA(生存曲线)、非配对t检验(定量数据)。
四、主要结果
1. 放射抵抗GBM呈现衰老样表型:异染色质重组、SASP分泌增加(图1)。
2. IFI16是衰老与放射抵抗的核心调控因子:
- ATAC-seq峰值分析显示IFI16启动子可及性增加(图2a-c);
- IFI16敲除后,铁死亡标志物(脂质过氧化、ROS)显著升高(图4e-g)。
3. HMOX1是IFI16的下游效应分子:
- 临床样本中IFI16与HMOX1表达正相关(r=0.67,p<0.001);
- HMOX1过表达挽救IFI16敲低导致的放射增敏(图5h-i)。
4. Glyburide的靶向治疗潜力:通过破坏IFI16-JUND/SP1互作,抑制HMOX1转录(图8)。
五、结论与意义
科学价值:
1. 首次揭示IFI16通过HMOX1依赖性铁死亡逃逸促进GBM放射抵抗的机制;
2. 提出“细胞衰老-铁死亡抑制-放射抵抗”的级联调控模型。
应用价值:Glyburide作为IFI16抑制剂,为GBM联合放疗提供新策略。
六、研究亮点
1. 创新发现:IFI16-HMOX1轴是连接细胞衰老与铁死亡的关键通路;
2. 方法学创新:整合ATAC-seq、RNA-seq和分子对接技术解析转录调控网络;
3. 转化意义:老药新用(Glyburide)的快速临床转化潜力。
七、其他价值
研究揭示了GBM中血红素代谢障碍与铁死亡抑制的关联(补充图7),为理解肿瘤代谢重编程提供新视角。