IFI16通过HMOX1依赖性途径抑制铁死亡并促进胶质母细胞瘤放疗抵抗的机制研究

为解决胶质母细胞瘤(GBM)放疗抵抗的难题，研究人员聚焦细胞衰老相关基因IFI16，揭示其通过激活HMOX1转录抑制铁死亡（ferroptosis），从而增强GBM放疗抵抗的分子机制。研究发现磺脲类药物格列本脲（glyburide）可靶向IFI16的pyrin结构域，逆转其促放疗抵抗作用。该研究为GBM治疗提供了新靶点和新策略，具有重要临床转化意义。

　　

论文解读

研究背景

胶质母细胞瘤(GBM)是最具侵袭性的脑肿瘤之一，5年生存率仅7.2%。尽管手术联合放化疗可暂时控制病情，但肿瘤细胞极易产生放疗抵抗导致复发。近年研究发现，放疗可诱导肿瘤细胞出现衰老样表型，这些衰老细胞通过分泌衰老相关分泌表型(SASP)促进治疗抵抗。然而，驱动这一过程的关键分子机制尚不明确。与此同时，铁死亡（ferroptosis）——一种铁依赖性脂质过氧化驱动的细胞死亡形式——被认为是GBM中最富集的程序性死亡方式，但其与放疗抵抗的关系仍有待揭示。

研究概述

复旦大学等机构的研究团队通过建立放疗抵抗的GBM细胞模型，结合多组学分析，首次发现干扰素诱导蛋白IFI16是连接细胞衰老与放疗抵抗的核心枢纽。该研究证实IFI16通过转录激活血红素加氧酶1（HMOX1）抑制铁死亡，并揭示转录因子JUND和SP1在此过程中的调控作用。更引人注目的是，团队发现糖尿病药物格列本脲能特异性靶向IFI16的pyrin结构域，有效逆转放疗抵抗。相关成果发表于《Nature Communications》。

关键技术方法

研究采用分次照射法构建放疗抵抗的U251R和Ln229R细胞系；通过ATAC-seq（染色质可及性测序）和RNA-seq筛选关键基因；利用ChIP-qPCR（染色质免疫共沉淀）和荧光素酶报告基因实验解析转录调控机制；通过DARTS（药物亲和响应靶标稳定性）实验验证药物靶点；结合皮下和原位移植瘤模型评估体内疗效。

研究结果

1. 放疗抵抗GBM细胞呈现衰老样表型
通过30次分次照射（总剂量60 Gy）建立的U251R/Ln229R细胞显示：

• 异染色质标志物HP1上调而H3K27ac下降
• 细胞周期抑制蛋白p21/p16表达升高
• β-半乳糖苷酶活性增强3倍
• SASP因子（IL-6、CCL5等）分泌显著增加

2. IFI16是衰老样表型的核心调控因子
ATAC-seq与RNA-seq联合分析发现：

• IFI16在放疗抵抗细胞中表达上调2.5倍
• 敲低IFI16使β-半乳糖苷酶活性降低60%
• SASP因子分泌减少，Ki67阳性细胞比例回升

3. IFI16通过抑制铁死亡促进放疗抵抗
机制研究表明：

• 铁死亡抑制剂Fer-1可逆转IFI16敲低细胞的放疗敏感化
• IFI16过表达使脂质过氧化产物降低40%，GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4）表达升高
• 临床数据显示IFI16与GBM患者不良预后显著相关（p<0.01）

4. HMOX1是IFI16调控铁死亡的关键效应分子
通过FerrDb数据库筛选发现：

• HMOX1在放疗抵抗细胞中表达上调3倍
• HMOX1过表达可挽救IFI16敲低导致的GPX4下降
• 敲除HMOX1使细胞内Fe²⁺水平增加2.1倍

5. IFI16通过pyrin结构域协同JUND/SP1调控HMOX1
创新性发现：

• IFI16的pyrin结构域（1-88aa）与JUND的1-127aa直接结合
• SP1通过招募HDAC1抑制HMOX1启动子活性
• IFI16可解除SP1的转录抑制，同时增强JUND的转录激活

6. 格列本脲靶向治疗潜力
分子对接和实验验证：

• 格列本脲与IFI16的Asp-19/Lys-26形成氢键（结合能-8.5 kcal/mol）
• 联合放疗使原位移植瘤小鼠生存期延长至60天（对照组28天）
• 肿瘤体积缩小75%（MRI评估）

研究意义

该研究首次阐明IFI16-HMOX1轴在GBM放疗抵抗中的核心作用，揭示细胞衰老与铁死亡的交互调控网络。临床转化方面，老药格列本脲的新用途为克服GBM治疗抵抗提供了即时可用的解决方案。从机制上看，发现IFI16通过pyrin结构域动态调控转录因子活性的新模式，为PYHIN家族蛋白功能研究开辟了新视角。这些发现不仅对神经肿瘤学有重要价值，也为其他恶性肿瘤的放射增敏策略提供了理论框架。