2017年邵峰院士團隊在nature上發表了細胞焦亡的新機制,細胞焦亡開始受到極大的關注。
首先,讓我們來科普一下細胞焦亡:
細胞焦亡又稱細胞炎性壞死,是一種程序性細胞壞死。表現為細胞不斷脹大直至細胞膜破裂,導致細胞內容物的釋放進而激活強烈的炎癥反應。主要通過炎癥小體介導包含Caspase-1在內的多種Caspase的激活,造成包括GSDMD在內的多種Gasdermin家族成員發生剪切和多聚化,造成細胞穿孔,進而引起細胞死亡。
細胞焦亡激活的通路包括依賴Caspase-1的經典途徑和依賴Caspase-4、5、11的非經典途徑(圖1)。
依賴Caspase-1的細胞焦亡經典途徑:
在細菌等刺激下,模式識別受體通過接頭蛋白ASC與Caspase-1的前體結合,激活 Caspase-1,激活的Caspase-1切割Gasdermin D,生成含氮端活性域的肽段,激活細胞焦亡,同時,活化的Caspase-1對IL-1β和IL-18的前體進行切割,形成有活性的IL-1β和IL-18,并釋放到胞外,募集炎癥細胞聚集,擴大炎癥反應。
依賴Caspase-4、5、11的細胞焦亡非經典途徑:
活化的Caspase-4、5、11切割Gasdermin D,形成含有Gasdermin D氮端活性域的肽段,誘導細胞膜穿孔,細胞破裂,釋放內容物,引起炎癥反應。
接下來看下細胞焦亡的國自然基金情況 :
圖2 細胞焦亡歷年基金情況
由2可看出,細胞焦亡在2018年中標數71個,而且這兩年是呈直線上升的趨勢。
基金申請競爭激烈,將兩個熱點結合一塊能夠加大中標的幾率,從下圖就能看出很多人利用了這一點,在一個研究中同時引入了lncRNA 和細胞焦亡。
那么如何將這兩個熱點引入自己的研究呢?下面讓我們通過一篇文獻來套路一下。
背景:動脈粥樣硬化(AS)是一種與內皮功能障礙有關的炎癥性疾病。據報道,褪黑素具有顯著的抗炎特性,已被證明對AS有效。最新報道表明,細胞焦亡在AS進展過程中起著關鍵作用。然而,細胞焦亡是否會導致內皮功能障礙,及其潛在的分子機制仍未被開發。本研究旨在探討褪黑素對動脈粥樣硬化內皮細胞的抗焦亡作用,并探討其可能機制。
結果:本研究以高脂飲食(HFD)治療ApoE-/-小鼠作為動脈粥樣硬化動物模型。我們發現胃內給褪黑素12周明顯減少主動脈粥樣硬化斑塊。同時,還下調焦亡相關基因的表達,包括NLRP3, ASC, cleaved-caspase1, NF-κB/GSDMD, GSDMD-N termini, IL-1β, and IL-18在褪黑素處理動物的主動脈內皮中的表達。在oxl - ldl處理的人主動脈內皮細胞(HAECs)中也觀察到一致的抗細胞焦亡作用。我們發現在HAECs中lncRNA MEG3增強了細胞焦亡。此外,MEG3作為內源性spong,通過序列互補作用抑制miR-223的功能,增加NLRP3的表達,增強內皮細胞焦亡。此外,miR-223的下調阻斷了oxl - ldl處理過的HAECs中褪黑素的抗焦亡作用。
結論:綜上所述,我們的研究結果表明,褪黑素通過MEG3/miR-223/NLRP3軸在動脈粥樣硬化中抑制內皮細胞焦亡,因此褪黑素的替代可能被認為是一種新的策略。
思路:
1.驗證藥物在AS中的治療作用。
2.驗證藥物影響細胞焦亡相關基因在AS內皮細胞中的表達
3.篩選受調控的細胞焦亡相關基因為目標基因(這里選擇細胞焦亡信號通路上游的NLRP3),研究調控該基因的miRNA(這里是已有報道)。
4.根據miRNA研究調控焦亡的lncRNA.
關鍵結果圖:
Fig1. Melatonin alleviates atherosclerosis.
Fig2. Downregulation of pyroptosis in aortic intima of HFD-fed ApoE-/- mice with melatonin treatment.
Fig3. Identification of lncRNA-MEG3 as a ceRNA for miR-223.