Gasdermin D缺失通过抑制线粒体DNA释放促进粒系髓源抑制细胞分化进而促进肿瘤免疫逃逸的机制研究

本研究针对肿瘤微环境中髓源抑制细胞(MDSCs)异常分化的关键调控机制，通过单细胞测序和基因敲除模型发现Gasdermin D(GSDMD)缺失会减少线粒体DNA(mtDNA)释放，进而抑制cGAS/STING/TBK1/IRF8/7信号轴激活，最终促进粒系MDSCs(G-MDSCs)分化并增强其免疫抑制功能。该研究不仅揭示了GSDMD调控MDSCs分化的新机制，还为开发同时靶向肿瘤细胞和免疫抑制微环境的联合治疗策略提供了理论依据。

　　

在肿瘤微环境的复杂生态中，髓源抑制细胞(MDSCs)就像一群"叛变的警察"，通过多种机制抑制抗肿瘤免疫应答。其中粒系MDSCs(G-MDSCs)在多种恶性肿瘤中异常扩增，但其分化调控机制仍不明确。更令人困惑的是，作为细胞焦亡(pyroptosis)关键执行分子的Gasdermin D(GSDMD)，其在MDSCs中的功能状态和调控机制此前从未被揭示。这一科学盲区直接影响了我们对肿瘤免疫逃逸机制的全面认识，也制约了针对MDSCs的精准治疗策略开发。

扬州大学医学院基础医学系的研究团队在《Cancer Immunology, Immunotherapy》发表的重要研究，通过整合临床样本分析、基因工程小鼠模型和分子机制探索，首次阐明了GSDMD通过调控线粒体DNA(mtDNA)释放影响MDSCs分化的全新机制。研究人员采用单细胞RNA测序发现结直肠癌(CRC)患者肿瘤组织中中性粒细胞GSDMD转录水平降低，并通过免疫组化证实GSDMD活化与MDSCs标志物S100A8呈负相关。随后利用GSDMD全身敲除(GSDMD^KO)和髓系特异性敲除(GSDMD^flox/flox-S100A8^Cre)小鼠模型，结合体外MDSCs分化实验、免疫抑制功能检测、RNA-seq转录组分析和信号通路研究，系统揭示了GSDMD缺失促进G-MDSCs分化的分子机制。

关键技术方法包括：从CRC患者外周血分离MDSCs进行Western blot分析；构建GSDMD基因修饰小鼠模型；采用流式细胞术分析免疫细胞亚群；通过bulk RNA-seq进行转录组分析；建立MC38和B16F10肿瘤移植模型评估体内功能；使用重组慢病毒进行基因回补实验；检测胞浆mtDNA水平和线粒体功能。

研究结果部分：
"Low GSDMD activation in G-MDSCs from colorectal cancer patients"：临床样本分析显示CRC患者外周血G-MDSCs中GSDMD活化片段显著减少，单细胞测序数据证实肿瘤微环境中性粒细胞GSDMD mRNA水平降低。

"Enrichment of G-MDSCs in GSDMD-deficient mice"：GSDMD^KO小鼠表现出脾肿大和G-MDSCs比例升高，这些细胞高表达ARG1、iNOS等免疫抑制分子，并能更强地抑制T细胞功能。

"Intrinsic deficiency of GSDMD facilitates the induction of G-MDSCs"：髓系特异性敲除小鼠再现了全身敲除的表型，证实GSDMD缺失自主性促进G-MDSCs分化。

"GSDMD^-/- G-MDSCs promoted tumor growth in vivo"：移植瘤实验证明GSDMD缺失通过增加G-MDSCs促进肿瘤生长，而MDSCs清除可逆转该效应。

"Reduced inflammasome activation in GSDMD G-MDSCs"：GSDMD缺失导致MDSCs中NLRP3炎症小体活化减弱，IL-1β和IL-18产生减少。

"Variations in genes involved in the cell cycle and IRFs indicated by bulk RNA-seq"：转录组分析揭示GSDMD缺失下调IRF8/7表达，上调细胞周期相关基因。

"Reduced mtDNA release results in low IRF7/8 levels in GSDMD^-/- MDSCs"：机制研究表明GSDMD缺失减少mtDNA释放，抑制cGAS/STING/IRF8/7信号轴。

"Upregulation of GSDMD inhibits tumor growth involved with G-MDSCs"：治疗性研究显示GSDMD重组慢病毒瘤内注射可同时抑制肿瘤生长和G-MDSCs浸润。

这项研究首次建立了GSDMD-mtDNA-cGAS/STING-IRF8/7信号轴调控MDSCs分化的完整机制框架，揭示了细胞焦亡执行分子与免疫抑制微环境之间的新颖联系。特别值得注意的是，研究发现GSDMD重组慢病毒治疗能同时靶向肿瘤细胞和MDSCs，这为开发"双效"抗癌策略提供了全新思路。从转化医学角度看，该研究不仅为理解肿瘤免疫逃逸提供了新视角，还提示GSDMD活化剂与免疫检查点抑制剂联用的潜在价值。这些发现对改善当前肿瘤免疫治疗效果、克服免疫治疗耐药具有重要指导意义。