《Advanced Science》：IFI27 and BAX are Essential for GSDME-Mediated Myeloma Cell Pyroptosis
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诱导焦亡是多发性骨髓瘤（MM）治疗的新策略，但其机制不明。研究人员在对发生焦亡的MM细胞进行转录组分析时发现，干扰素α诱导蛋白IFI27显著上调。IFI27在MM细胞中下调且与不良预后相关，但其过表达能以GSDME依赖的方式强力触发MM细胞系与新诊断MM原代细
诱导焦亡是多发性骨髓瘤（MM）治疗的新策略，但其机制不明。研究人员在对发生焦亡的MM细胞进行转录组分析时发现，干扰素α诱导蛋白IFI27显著上调。IFI27在MM细胞中下调且与不良预后相关，但其过表达能以GSDME依赖的方式强力触发MM细胞系与新诊断MM原代细胞的焦亡。此外，异位IFI27损害线粒体结构与功能；当线粒体被耗竭时，IFI27几乎不能诱导MM细胞焦亡。机制研究表明，IFI27通过BAX将N端GSDME（N-GSDME）招募至线粒体，从而触发焦亡。敲低IFI27后，即便由N-GSDME、BAX或化疗药物触发，MM细胞也难发生焦亡。尽管GSDMD诱导焦亡不依赖BAX，但IFI27与N-GSDME诱导的焦亡仍需BAX参与。最后，异位IFI27在体内促进GSDME活化并触发MM细胞焦亡，显著延长MM小鼠存活。综上，本研究阐明IFI27与BAX是GSDME介导细胞焦亡的关键因子，诱导IFI27或可作为表达GSDME的MM治疗新策略。
研究背景方面，多发性骨髓瘤（multiple myeloma, MM）是第二常见的血液系统恶性肿瘤，现有综合疗法虽改善生存但五年总生存率仍不理想，亟需新策略。焦亡（pyroptosis）作为由gasdermin家族执行、质膜打孔的程序性死亡新形式，在MM中可被硼替佐米、氯碘羟喹等诱导，然而GSDME向线粒体转位的机制及MM焦亡关键靶点不清。干扰素刺激基因（ISG）中IFI27为I型干扰素α诱导的线粒体外膜驻留蛋白，在MM中表达下调，其能否直接诱导MM焦亡未知。研究人员由此提出假设：吡柔比星（DOX）等吡罗死亡诱导剂上调的IFI27可能通过线粒体-BAX轴激活GSDME介导MM焦亡，并据此在《Advanced Science》报道了相关发现。
主要关键技术方法中，研究人员使用MM细胞系（OCI-My5、OPM2、RPMI-8226）及新诊断MM患者骨髓原代细胞（经伦理审批且知情同意）与健康供者对照；通过RNA测序（RNA-seq）筛选吡罗死亡相关ISG；利用CRISPR-Cas9构建IFI27、BAX、GSDME敲除细胞；以Parkin过表达联合羰基氰化物间氯苯腙（CCCP）诱导线粒体自噬耗竭线粒体；采用免疫荧光、共聚焦显微镜、免疫沉淀（Co-IP）、亚细胞分级、Seahorse线粒体应激检测、透射电镜（TEM）评估线粒体结构与呼吸；建立皮下与尾静脉MM异种移植小鼠模型，以多西环素（DXC）诱导Tet-on系统表达IFI27，监测肿瘤负荷与总生存（OS）。
研究结果如下。3.1节显示，DOX、依托泊苷（ETO）、顺铂（CDDP）、氯碘羟喹（CLQ）均上调IFI27，且MM原代细胞IFI27低于健康对照，公共数据集（GSE57317、GSE24080）证实治疗组IFI27升高且高表达预示较好预后。3.2节表明，异位IFI27以浓度依赖方式引起典型焦亡形态与乳酸脱氢酶（LDH）释放，仅GSDME（而非GSDMA/B/C/D）介导该过程；GSDME敲除阻断焦亡，回补野生型GSDME（非D270A突变体）恢复RPMI-8226细胞焦亡，原代MM细胞同理。3.3节证明IFI27定位于线粒体外膜（OMM），删去跨膜区（TM）或线粒体靶向信号（MTS）的截短体不入线粒体、不活化GSDME、不诱导焦亡。3.4节发现IFI27损害线粒体：电镜见线粒体皱缩嵴消失，Seahorse示基础耗氧率（OCR）、ATP合成下降，氧化磷酸化基因MT-CYB、MT-ND1降低，膜电位（MMP）去极化、活性氧（ROS）升高，N-乙酰半胱氨酸（NAC）部分挽救。3.5节通过Parkin+CCCP耗竭线粒体后，IFI27、DOX、N-GSDME均不能诱导焦亡，证线粒体为必需。3.6节Co-IP与分级显示IFI27结合N-GSDME并促进其向线粒体转位；IFI27敲除阻遏该转位，亦削弱BAX线粒体定位与细胞色素C（cyto c）释放；BAX或N-GSDME单独诱导的焦亡均被IFI27敲低消除。3.7节揭示IFI27解离Bcl-2/BAX复合物，增强自身与BAX结合；BAX敲低废除IFI27、DOX、N-GSDME所致GSDME活化与焦亡，且BAX缺失削弱IFI27-N-GSDME结合，提示BAX为IFI27与N-GSDME间适配器。3.8节体内实验示DXC诱导Tet-on IFI27表达后，皮下瘤生长受抑、瘤重减轻，尾静脉模型中小鼠OS延长，骨髓PI+焦亡细胞与IFI27-GFP+细胞增多，伴GSDME剪切。
讨论部分总结：IFI27作为OMM驻留ISG，区别于仅增强焦亡的IFIT1/IFIT3，可直接经GSDME（非GSDMD）触发MM焦亡；该过程依赖线粒体、BAX及N-GSDME向OMM招募，形成“IFI27↑→BAX从Bcl-2释放→OMM成孔→cyto c泄漏→Caspase-3剪切GSDME→N-GSDME被IFI27-BAX锚定OMM→进一步cyto c释放与质膜打孔”的放大环路。GSDMD经心磷脂转位不依赖BAX，而GSDME经IFI27-BAX轴更适配MM语境。IFI27在部分实体瘤具抑癌性，本研明其在MM中亦为促焦亡因子，且IFI27与GSDME双低表达关联不良预后，故诱导IFI27代表表达GSDME的MM新疗法。结论翻译：本研究阐明IFI27与BAX是GSDME介导细胞焦亡的必要因子，IFI27通过协同BAX将N-GSDME招募至线粒体损害其结构功能，最终驱动MM细胞焦亡并延长荷瘤鼠生存，诱导IFI27可作为GSDME+ MM的潜力治疗方向。
