大腸癌（Colorectalcancer）是致死率很高的主要癌癥類(lèi)型之一。目前用于治療大腸癌的方法主要是藥物治療，比如5-FU，以及irinotecan。然而，臨床上接受藥物治療的晚期大腸癌患者五年存活率不足10%。常規性的抗癌藥物的主要作用機理是引起DNA的損傷以及細胞的死亡，包括線(xiàn)粒體介導的內源性細胞凋亡以及死亡受體介導的外源性細胞凋亡。在腫瘤惡化過(guò)程中，新產(chǎn)生的腫瘤細胞經(jīng)常會(huì )發(fā)生遺傳或表觀(guān)遺傳上的突變，導致其對細胞凋亡不再敏感。因此，尋找其它導致癌細胞死亡的方式對于癌癥的治療十分重要。

　　很久以來(lái)，細胞壞死都被認為是一類(lèi)無(wú)規律的、被動(dòng)性的細胞死亡方式，主要由炎癥反應與組織損傷引發(fā)。最近幾年的研究發(fā)現一些類(lèi)型的壞死也是受到信號調控的。主要機理是：TNF-R1受到TNF-a的刺激激活，從而招募下游的絲氨酸激酶-RIP1與RIP3，進(jìn)一步促發(fā)細胞壞死。在正常狀態(tài)下這種程序化細胞壞死信號被細胞凋亡所抑制。在小鼠中，當caspase8缺失后，小鼠由于RIP3導致的細胞壞死信號活化使得其在胚胎期致死。當額外敲除RIP-3后，小鼠便可正常發(fā)育。另外，在體外實(shí)驗中caspase-8的抑制能夠將TNF-a引導的細胞凋亡向細胞壞死方向轉變，這一過(guò)程依賴(lài)RIP1,RIP3以及下游的效應分子MLKL。然而，目前對于DNA損傷如何引發(fā)細胞凋亡的機制仍不清楚。

　　最近，來(lái)自美國匹斯堡大學(xué)醫學(xué)院的MFBrown等人在《naturecelldeath&disease》雜志發(fā)表了癌細胞壞死引發(fā)機制的研究結果。

　　首先，作者以人大腸癌細胞系HCT116為研究對象，人為敲除了細胞中的caspase3蛋白。出人意料的是：敲除后的細胞系HCT116-/-對5-FU等癌癥藥物處理變得異常敏感（細胞生長(cháng)受阻，細胞凋亡增多）。通過(guò)將腫瘤移植入小鼠體內，作者發(fā)現caspase3敲除后的，在小鼠體內腫瘤耐藥性相對于野生型（HCT116WT）下降明顯。

　　之后，作者通過(guò)生化檢測的手段發(fā)現HCT116-/-細胞與HCT116WT細胞在5-FU刺激下均發(fā)生了明顯的caspase9與caspase7的切割活化。這一結果說(shuō)明DNA損傷引起的細胞凋亡并沒(méi)有收到影響。此外，HCT116-/-細胞在受到刺激后還出現了非細胞凋亡的現象：HMGB1的釋放。對于細胞凋亡進(jìn)行染色分析，作者發(fā)現HCT116-/-細胞與HCT116WT細胞在5-FU刺激下均發(fā)生了一定比例的細胞凋亡（Annexin-5+）,而且這一亞群可以被pan-caspase抑制劑Z-VAD完全抑制。然而，HCT116-/-細胞還有相當一部分細胞亞群是壞死狀態(tài)（Annexin-5-/PI+），這在野生型細胞中并沒(méi)有出現，而且這一部分細胞不能被Z-VAD所抑制。

　　之前的研究發(fā)現，細胞壞死的信號是由一個(gè)經(jīng)典的蛋白復合體介導的。這一復合體由caspase-8，RIP1，RIP3組成，可以被稱(chēng)為"壞死小體"。通過(guò)免疫共沉淀實(shí)驗，作者發(fā)現在HCT116-/-細胞與HCT116WT細胞中，5-FU的刺激能夠促進(jìn)這一小體的形成，而在HCT116WT細胞中caspase3也存在于這一復合體中。通過(guò)Z-VAD進(jìn)行阻斷，作者發(fā)現HCT116WT細胞的caspase3不再存在于這一小體中，而展現出于與HCT116-/-細胞相似的表型。之后，作者向HCT116-/-細胞轉入無(wú)酶活性的caspase-3，檢測發(fā)現這一處理能夠完全抑制HMGB1的釋放與壞死的發(fā)生，這一結果說(shuō)明caspase-3抑制壞死小體的發(fā)生不依賴(lài)于其酶活性。

　　之后，作者希望了解5-FU誘導的HCT116-/-細胞的壞死是否依賴(lài)caspase-8或RIP1，因此作者利用不同的手段（shRNA，dominantnegativemutant，小分子抑制劑，siRNA）抑制RIP1與caspase-8的活性。檢測結果發(fā)現，這些抑制的處理均能阻斷5-FU刺激HCT116-/-細胞后引發(fā)的細胞壞死（Annexin-5/PI染色）與HGMB1的釋放。之后，作者針對另外一株細胞系RKO利用shRNA方法進(jìn)行caspase-3的敲低。結果與上述相同。

　　最終，作者證明了這一信號依賴(lài)于下游的活性氧反應。

　　總之，該文章第一次提出了caspase-3對于癌細胞的壞死具有負向的調控作用，因此在臨床上結合DNA損傷藥物與caspase-3抑制劑藥物進(jìn)行配合治療有望誘導癌細胞發(fā)生壞死，從而達到最終清除癌細胞的目的。