細(xì)胞死亡是大多數(shù)醫(yī)學(xué)科研人員都會關(guān)注的方向，對于研究腫瘤的同學(xué)來說更是如此。關(guān)于細(xì)胞凋亡、壞死，已經(jīng)產(chǎn)生了大量的研究論文，而近年來新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞死亡類型——鐵死亡，已成為很多科研人員瞄準(zhǔn)的新方向。

中標(biāo)這一方向的國自然基金項目和金額正在逐年攀升，相關(guān)研究論文也是屢屢登頂CNS正刊！居然還與免疫治療這一當(dāng)紅辣子雞“眉目傳情”，前途可觀！

2021年1月29日鐵死亡研究領(lǐng)域的大佬——廣州醫(yī)科大學(xué)的唐道林教授和巴黎大學(xué)Guido Kroemer教授在《Nature Reviews Clinical Oncology》（IF=53.276）雜志發(fā)表了題為《Broadening horizons: the role of ferroptosis in cancer》的綜述文章。系統(tǒng)性、全方位的為大家介紹了鐵死亡在腫瘤中的角色和作用。

本工讀后，正如文章標(biāo)題所言，broadening horizons，大開眼界！在此跟大家分享一下全文的翻譯，供大家參考，相信這篇綜述也會對大家有所啟發(fā)！

綜述正文的主要內(nèi)容包括一下幾個部分：

摘要

調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡過程的發(fā)現(xiàn)使得人類在癌癥治療領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)步。在過去的十年中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)鐵死亡（ferroptosis）是一種鐵依賴性的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡形式，由過度的脂質(zhì)過氧化所引起，它與各種類型腫瘤的發(fā)生和治療反應(yīng)有關(guān)。實(shí)驗試劑（如erastin和RSL3）、已被批準(zhǔn)的藥物（如索拉非尼、柳氮磺胺吡啶、他汀類和青蒿素）、電離輻射和細(xì)胞因子（如IFNγ和TGFβ1）可誘導(dǎo)鐵死亡和抑制腫瘤生長。

然而，鐵死亡性（ferroptotic）損傷可在腫瘤微環(huán)境中觸發(fā)炎癥相關(guān)的免疫抑制，從而有利于腫瘤的生長。鐵死亡對腫瘤生物學(xué)的影響程度尚不清楚，盡管一些研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)癌癥相關(guān)基因（例如RAS和TP53）的突變、與應(yīng)激反應(yīng)通路（stress response pathways）（如NFE2L2信號、自噬和缺氧）有關(guān)的蛋白的基因突變與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化以及可激活鐵死亡的治療反應(yīng)之間存在重要的相關(guān)性。

在此，我們介紹了鐵死亡的關(guān)鍵分子機(jī)制，描述了鐵死亡與腫瘤相關(guān)信號通路之間的串?dāng)_，并討論了鐵死亡在全身（systemic）治療、放射治療和免疫治療中的潛在應(yīng)用。

要點(diǎn)

1. 鐵死亡是一種調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡，主要依賴于鐵介導(dǎo)的氧化損傷和隨后的細(xì)胞膜損傷。

2. 鐵死亡可以通過兩條主要途徑啟動：外源性或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白依賴途徑，以及內(nèi)源性或酶調(diào)節(jié)途徑。

3. 鐵積累的增加、自由基的產(chǎn)生、脂肪酸供應(yīng)和脂質(zhì)過氧化是誘導(dǎo)鐵死亡的關(guān)鍵。

4. 多種氧化和抗氧化系統(tǒng)，與自噬和膜修復(fù)機(jī)制一起作用，塑造了鐵死亡時脂質(zhì)過氧化的過程。

5.在腫瘤發(fā)生過程中，鐵死亡具有促進(jìn)和抑制腫瘤的雙重作用，這依賴于腫瘤微環(huán)境中損傷相關(guān)分子模式（damage- associated molecular patterns (DAMPs)）的釋放和鐵死亡性損傷引發(fā)的免疫反應(yīng)激活。

6.?鐵死亡會影響化療、放療和免疫治療的療效，因此聯(lián)合使用針對鐵死亡信號的藥物可以改善這些治療的效果。

介紹

大多數(shù)癌癥治療策略都是為了在不損害非惡性細(xì)胞的情況下選擇性地消除癌細(xì)胞。調(diào)控性細(xì)胞死亡（RCD）過程中不同的致死子程序會不同地影響腫瘤的進(jìn)展和治療反應(yīng)。與細(xì)胞意外死亡相比，RCD是由特定信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑所控制的，這些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可以通過藥物或遺傳干預(yù)來調(diào)節(jié)。

目前研究最廣泛的RCD類型有凋亡、焦亡、壞死和鐵死亡，每種類型都有其獨(dú)特的分子機(jī)制。死亡受體和線粒體途徑是兩種最常見的細(xì)胞凋亡激活機(jī)制，而一類稱為caspases的細(xì)胞內(nèi)蛋白酶負(fù)責(zé)這些形式的RCD的效應(yīng)階段。焦亡也是一個caspase依賴性的過程，其效應(yīng)階段需要caspase 1或caspase 11介導(dǎo)的Gasdermin D的裂解來釋放其N-末端結(jié)構(gòu)域，從而在質(zhì)膜上寡聚并形成孔洞。壞死發(fā)生時沒有半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶的激活，而是涉及到其他效應(yīng)分子，如假激酶（pseudokinase）MLKL，它是受RIPK3介導(dǎo)的磷酸化而激活。

鐵死亡（ferroptosis）一詞誕生于2012年，指的是一種鐵依賴的RCD，由不受限制的脂質(zhì)過氧化和隨后的質(zhì)膜破裂引起。鐵死亡可通過外源性或內(nèi)源性途徑誘發(fā)。

外源性途徑是通過抑制細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如胱氨酸/谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（又稱system xc?）或激活鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和乳轉(zhuǎn)鐵蛋白（lactotransferrin）而啟動的。

內(nèi)源性途徑是通過阻斷細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶（如谷胱甘肽過氧化物酶GPX4）激活的（圖1）。盡管這一過程不涉及caspases、MLKL或Gasdermin D的活性，但鐵死亡的效應(yīng)分子尚不清楚。

值得一提的是，氧化性死亡（oxytosis）是一種由谷氨酸介導(dǎo)的抑制神經(jīng)細(xì)胞system xc?引起的氧化性RCD，其分子機(jī)制與鐵死亡相似。

早期的三項臨床前觀察表明了某些致癌信號與鐵死亡誘導(dǎo)之間的聯(lián)系：

（1）鐵死亡激活劑erastin被發(fā)現(xiàn)是因為它能夠選擇性地觸發(fā)含有突變型（而不是野生型）RAS的癌細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞死亡；

（2）Ras-RAF-MEK-ERK通路的激活是Erastin誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡所必需的；

（3）鐵對于癌細(xì)胞的增殖是重要的，在erastin誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡中也是必需的。

隨后的研究確定了一條復(fù)雜的信號通路，通過鐵積累、脂質(zhì)過氧化和膜損傷來控制鐵死亡（圖1）。這個網(wǎng)絡(luò)作為腫瘤學(xué)中潛在的新靶點(diǎn)已經(jīng)引起了極大的關(guān)注（表1）。特別是，對傳統(tǒng)治療方法有抵抗力或有很高轉(zhuǎn)移傾向的癌細(xì)胞可能特別容易發(fā)生鐵死亡，從而開辟了靶向治療研究的新領(lǐng)域。

作為對以前綜述的補(bǔ)充，我們的目標(biāo)是提供關(guān)于鐵死亡在腫瘤發(fā)展中的機(jī)制和功能及其作為潛在治療靶點(diǎn)的洞察和總結(jié)。我們描述了腫瘤的異質(zhì)性和與鐵死亡性閾值相關(guān)的信號，并強(qiáng)調(diào)了一些具有臨床轉(zhuǎn)化價值的潛在治療藥物（作者放在了補(bǔ)充材料的表1和2）。

鐵死亡中的氧化損傷

鐵的積累和脂質(zhì)過氧化是鐵死亡過程中啟動膜氧化損傷的兩個關(guān)鍵信號。鐵死亡的核心分子機(jī)制包括調(diào)節(jié)氧化損傷和抗氧化防御之間的平衡。

與非惡性細(xì)胞相比，癌細(xì)胞（特別是腫瘤干細(xì)胞）的生長強(qiáng)烈依賴于微量元素鐵（拉丁語稱為ferrum）。流行病學(xué)證據(jù)表明，膳食鐵攝入量過高會增加幾種癌癥類型（如肝細(xì)胞癌和乳腺癌）的風(fēng)險。這些特征表明，鐵螯合藥物（如deferoxamine，去鐵胺）或可增加鐵介導(dǎo)的毒性的藥物（如索拉非尼、柳氮磺胺吡啶、他汀類和青蒿素等會引起鐵死亡的藥物）可用于治療癌癥患者。

在動物模型中，由于多種水平的干預(yù)措施（如增加鐵吸收、減少鐵儲存和限制鐵外流）導(dǎo)致的鐵積累增加，會通過一條整合的信號通路促進(jìn)鐵死亡（圖2）。血清轉(zhuǎn)鐵蛋白或乳轉(zhuǎn)鐵蛋白介導(dǎo)的鐵攝取通過轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TFRC）和/或其他未知受體促進(jìn)鐵死亡，而SLC40A1介導(dǎo)的鐵輸出則抑制鐵死亡。鐵蛋白（一種鐵儲存蛋白）的自噬降解可通過增加細(xì)胞間鐵水平來增強(qiáng)鐵死亡（方框1），而外泌體介導(dǎo)的鐵蛋白輸出則抑制鐵死亡。

幾種線粒體蛋白（包括NFS1、ISCU、CISD1和CISD2）參與了利用鐵進(jìn)行鐵-硫基團(tuán)生物生成反應(yīng)（iron- sulfur cluster biogenesis）來負(fù)性調(diào)節(jié)鐵死亡，這可能是通過減少有效的氧化還原活性鐵含量來實(shí)現(xiàn)的。過量的鐵至少可通過兩種機(jī)制促進(jìn)隨后的脂質(zhì)過氧化：通過鐵依賴的Fenton反應(yīng)產(chǎn)生活性氧（ROS）和激活含鐵的酶（如脂氧合酶）。

因此，鐵螯合劑和抗氧化劑（在補(bǔ)充材料表2里）可以預(yù)防鐵死亡。用鐵螯合劑——去鐵胺聯(lián)合常規(guī)肝動脈化療栓塞以治療不能切除的肝癌患者的安全性和有效性目前正在研究中（NCT03652467）。

Lipid peroxidation

在鐵死亡過程中，多不飽和脂肪酸（PUFAs），特別是花生四烯酸和腎上腺素最容易發(fā)生過氧化，導(dǎo)致脂質(zhì)雙層被破壞，影響膜功能。細(xì)胞膜中多不飽和脂肪酸的生物合成和改造需要ACSL4和LPCAT3酶。ACSL4催化游離花生四烯酸或腎上腺素酸分別與輔酶A結(jié)合形成衍生物AA-CoA或Ada-CoA，然后LPCAT3促進(jìn)它們的酯化反應(yīng)生成膜磷脂酰乙醇胺，產(chǎn)生AA-PE或Ada-PE。

ACSL3將單不飽和脂肪酸（MUFAs）轉(zhuǎn)化為酰基輔酶A酯，結(jié)合到膜磷脂中，從而保護(hù)癌細(xì)胞免受鐵死亡的侵襲。AMPK介導(dǎo)的beclin 1磷酸化通過抑制還原型谷胱甘肽（GSH）的產(chǎn)生來促進(jìn)鐵死亡，而AMPK介導(dǎo)的ACAC磷酸化則通過限制多不飽和脂肪酸（PUFA）的產(chǎn)生來抑制鐵死亡。

這些研究擴(kuò)展了AMPK的已知功能，并揭示了該激酶作為一個能量傳感器的作用，它通過調(diào)控不同下游底物的磷酸化來決定細(xì)胞的命運(yùn)。過氧化物酶體介導(dǎo)的生物合成為鐵死亡時脂質(zhì)過氧化提供了另一種多不飽和脂肪酸來源。最后，不同的脂氧合酶（lipoxygenases）在介導(dǎo)脂質(zhì)過氧化過程中具有背景依賴性（context- dependent）作用，從而產(chǎn)生促進(jìn)鐵死亡的過氧化氫AA-PE-OOH或Ada-PE-OOH。

例如，脂氧合酶ALOX5、ALOXE3、ALOX15和ALOX15B對發(fā)生在不同類型腫瘤（BJeLR、HT-1080或PANC1細(xì)胞）來源的人類細(xì)胞系中的鐵死亡起重要作用，其中ALOX15和ALOX12介導(dǎo)H1299細(xì)胞（非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系）中p53誘導(dǎo)的鐵死亡。

幾種膜電子傳遞蛋白，特別是POR和NADPH氧化酶（NOxs）參與了鐵死亡的脂質(zhì)過氧化過程中ROS的產(chǎn)生。在其他情況下，哺乳動物的線粒體電子傳輸鏈和三羧酸循環(huán)，再加上谷氨酰胺分解和脂質(zhì)合成信號，都參與了鐵死亡的誘導(dǎo)，盡管線粒體在鐵死亡中的作用目前仍有爭議。

當(dāng)新的治療方法可用時，進(jìn)一步評估脂質(zhì)過氧化調(diào)節(jié)基因在不同類型腫瘤中的表達(dá)譜對于指導(dǎo)患者的篩選至關(guān)重要（有興趣的可以看看補(bǔ)充材料的表1和2）。

Antioxidant defence

抗氧化酶GPX4可以直接將過氧化氫磷脂還原為羥基磷脂，從而作為癌細(xì)胞鐵死亡的中樞抑制因子。GPX4的表達(dá)與生存結(jié)局之間的關(guān)系與腫瘤類型有關(guān)。例如，在乳腺癌患者中，GPX4的高表達(dá)水平與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，而在胰腺癌患者中，GPX4的高表達(dá)預(yù)示著良好的生存結(jié)局。

GPX4在鐵死亡中的表達(dá)和活性依賴于谷胱甘肽和硒的存在。谷胱甘肽是由半胱氨酸、甘氨酸和谷氨酸三種氨基酸合成的，半胱氨酸的利用率是這一過程的主要限制因素。在哺乳動物細(xì)胞中，system xc?的一個重要功能是將半胱氨酸（半胱氨酸的氧化形式）導(dǎo)入細(xì)胞，隨后由GCL介導(dǎo)谷胱甘肽產(chǎn)生。

system xc?由SLC7A11和SLC3A2兩個亞基組成。SLC7A11的表達(dá)和活性進(jìn)一步受到NFE2L2的正向調(diào)節(jié)，而受到抑癌基因TP53、BAP1和BECN1的負(fù)調(diào)節(jié)。這種雙重調(diào)節(jié)構(gòu)成了一種微調(diào)機(jī)制來控制鐵死亡過程中谷胱甘肽的水平。谷胱甘肽的其他來源可能包括反式硫化途徑，該途徑受氨酰基（aminoacyl）-tRNA合成酶家族的負(fù)調(diào)控，如CARS1。

CARS1的幾個多態(tài)性SNP (rs384490、rs729662、rs2071101和rs7394702)與胃癌風(fēng)險增加相關(guān)。GPX4以谷胱甘肽為底物，將膜脂過氧化氫還原為無毒的脂醇。用半胱氨酸殘基取代GPX4中的硒代半胱氨酸后（U46C）提高了其抗鐵死亡的活性。用藥物抑制system xc?（用erastin、柳氮磺胺吡啶或索拉非尼）或GPX4（用RSL3、ML162、ML210、FIN56或FINO2）可引起鐵死亡。

類似地，SLC7A11或GPX4的基因缺失會導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化，并導(dǎo)致某些細(xì)胞或組織發(fā)生鐵死亡。GPX4的缺失還介導(dǎo)了小鼠的其他非鐵死亡性RCD過程（如凋亡、壞死性和焦亡），這表明脂質(zhì)過氧化位于幾條通路的十字路口，盡管下游的效應(yīng)可能會有所不同。

幾個非GPX4通路，包括AIFM2-CoQ10，GCH1-BH4和ESCRT-III膜修復(fù)系統(tǒng)，在鐵死亡過程期間的抗氧化損傷中起具有背景依賴性（context-dependent）作用。這些修復(fù)通路之間可能存在協(xié)同或互補(bǔ)效應(yīng)。事實(shí)上，AIFM2調(diào)節(jié)還原型輔酶Q10的產(chǎn)生，但也可以通過激活ESCRT-III膜修復(fù)系統(tǒng)來預(yù)防癌細(xì)胞中的鐵死亡。

鐵死亡的癌癥相關(guān)通路

RAS

RAS家族的癌基因（HRAS、NRAS和KRAS）是所有人類癌癥中最常見的突變。在發(fā)現(xiàn)Sotorasib之前，這些蛋白質(zhì)一直被認(rèn)為是“不可被用藥的”（undruggable）。Sotorasib是一種KRAS-G12C突變蛋白的直接抑制劑，在非小細(xì)胞肺癌患者中具有良好的活性，盡管對這種化合物的獲得性耐藥也很常見。

另一種KRAS-G12C選擇性抑制劑——Adagrasib在KRAS-G12C陽性的非小細(xì)胞肺癌和其他實(shí)體腫瘤患者中也表現(xiàn)出令人鼓舞的治療活性。其他針對RAS信號的間接策略依賴于在尋找RAS依賴的生長抑制劑或特定的細(xì)胞死亡誘導(dǎo)劑過程中發(fā)現(xiàn)的小分子。

鐵死亡誘導(dǎo)劑erastin和RSL3已表現(xiàn)出對工程性（engineered）RAS突變的腫瘤細(xì)胞具有選擇性致死活性。對RAS或其下游信號分子（BRAF、MEK和ERK）的遺傳或藥物抑制逆轉(zhuǎn)了erastin和RSL3的抗癌活性，可能是因為突變的RAS信號通過調(diào)節(jié)鐵代謝相關(guān)基因（如TFRC、FTH1和FTL19）的表達(dá)而豐富了細(xì)胞的鐵存儲（iron pool）。

KRAS突變的肺腺癌細(xì)胞對SLC7A11抑制劑誘導(dǎo)的鐵死亡表現(xiàn)出敏感性；此外，發(fā)生EGFR上游突變的非小細(xì)胞肺癌來源的細(xì)胞也對鐵死亡敏感。這些臨床前的研究結(jié)果表明了這樣一種觀點(diǎn)，即誘導(dǎo)鐵死亡可能是一種治療癌性RAS腫瘤的合適策略。

在臨床前研究中，RAS癌基因突變體（NRAS-V12、KRAS-V12和HRAS-V12）的異位表達(dá)降低了RMS13橫紋肌肉瘤來源的細(xì)胞對鐵死亡的敏感性，表明這些突變可能在特定的環(huán)境中抑制鐵死亡。

此外，針對117個癌細(xì)胞株對erastin的反應(yīng)的分析揭示了鐵死亡的RAS依賴和RAS非依賴性機(jī)制。目前正在嘗試破譯導(dǎo)致某些癌癥易發(fā)生鐵死亡的特定基因特征。

TP53

TP53在大約50%的人類癌癥中存在雙等位突變或缺失，導(dǎo)致野生型p53活性喪失，腫瘤進(jìn)展不受抑制。人類腫瘤中最常見的6種TP53突變包括R175H（5.6%）、R248Q（4.37%）、R273H（3.95%）、R248W（3.53%）、R273C（3.31%）和R282W（2.83%）。

p53最為人所知的是一種轉(zhuǎn)錄因子，它與靶基因的啟動子結(jié)合，然后激活或抑制mRNA的合成。例如，p53通過主動調(diào)節(jié)BBC3（也稱為PUMA）和BAX的表達(dá)來誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。相比之下，p53介導(dǎo)的SLC7A11轉(zhuǎn)錄抑制從而促進(jìn)癌細(xì)胞的鐵死亡。

TP53的變異（突變或多態(tài)性）可調(diào)節(jié)p53促進(jìn)細(xì)胞凋亡和鐵死亡的能力。P53 3KR（K117R，K161R，K162R）乙酰化缺陷突變體不能誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡，但完全保留了誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡的能力。另一個乙酰化缺陷突變體P53 4KR（K98R和3KR）和P53 P47S（位于P53的N端反式激活區(qū)域的多態(tài)性）則不能誘發(fā)鐵死亡。

有趣的是，p53 R273H和R175H不能與DNA結(jié)合，但仍然可以通過抑制其他轉(zhuǎn)錄因子的活性來抑制SLC7A11的表達(dá)，從而表明一個作為整體的轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)控制著核心鐵死亡調(diào)節(jié)因子的表達(dá)。

一些代謝相關(guān)基因，如SAT1、FDXR和GLS2，已被報道可在不同條件下作為p53介導(dǎo)的鐵死亡的直接靶點(diǎn)，從而強(qiáng)調(diào)了p53作為代謝相關(guān)基因的調(diào)節(jié)因子在鐵死亡中的重要性。

p53還可以通過直接與DPP4結(jié)合來抑制NOX介導(dǎo)的大腸癌細(xì)胞中的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，或者通過誘導(dǎo)纖維肉瘤細(xì)胞中CDKN1A的表達(dá)來限制鐵死亡。DPP4抑制劑（如vildagliptin、alogliptin和linagliptin）常用于降低2型糖尿病患者的血糖水平，也可能會限制鐵死亡激活劑的抗癌活性。

到目前為止，已公布的數(shù)據(jù)不僅表明脂質(zhì)過氧化是鐵死亡的關(guān)鍵因素，而且單一的p53靶基因或結(jié)合蛋白在鐵死亡過程中的整體重要性可能是具有細(xì)胞類型特異性的。此外，MDM2和MDMX這兩種結(jié)合p53并調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性的蛋白質(zhì)，可以一種p53非依賴的方式促進(jìn)癌細(xì)胞的鐵死亡，從而表明在鐵死亡過程中p53的穩(wěn)定性可能不依賴于MDM家族的蛋白。

Eprenetapopt和COTI-2是兩種可重新激活突變形式的p53的小分子，目前正在急性髓系白血?。ˋML；NCT03931291）和各種實(shí)體惡性腫瘤（NCT04383938和NCT02433626）患者的臨床試驗中進(jìn)行測試；而這些藥物的治療活性可能涉及鐵死亡。

NFE2L2

NFE2L2是氧化應(yīng)激信號的主要調(diào)節(jié)者，在腫瘤進(jìn)展中具有雙重作用：缺乏NFE2L2活性可以促進(jìn)早期的腫瘤發(fā)生，而高基礎(chǔ)性的（high constitutive）NFE2L2活性可以引發(fā)腫瘤進(jìn)展和對治療的抵抗。

NFE2L2在癌細(xì)胞中的表達(dá)不僅受KEAP1介導(dǎo)的蛋白降解調(diào)控，還受KRAS-BRAF-MYC等癌基因信號通路的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。臨床前研究表明，NFE2L2信號通路是抵抗鐵死亡的重要防御機(jī)制，并與肝癌細(xì)胞對索拉非尼的耐藥性有關(guān)。Sequestosome 1是一種多功能支架蛋白，它可結(jié)合KEAP1，并阻止其在癌細(xì)胞鐵死亡期間結(jié)合新合成的NFE2L2。

NFE2L2還可通過反式激活與鐵代謝（包括SLC40A1、MT1G、HMOX1和FTH1）、GSH代謝（包括SLC7A11、GCLM和CHAC1）以及ROS解毒酶（包括TXNRD1、AKR1C1、AKR1C2和AKR1C3、SESN2、GSTP1和NQO1）有關(guān)的幾個細(xì)胞保護(hù)基因來限制鐵死亡過程中的氧化損傷。

NFE2L2的功能獲得性（gain-of-function）突變或KEAP1的功能喪失性（loss-of-function）突變進(jìn)一步增加了氧化應(yīng)激反應(yīng)的復(fù)雜性，這反過來可能會影響對鐵死亡的抵抗力。NFE2L2在鐵死亡抵抗中的作用以及NFE2L2抑制劑（如胡蘿卜醇和胡蘆巴堿）在增強(qiáng)鐵死亡治療方面的治療潛力需要在臨床前和臨床研究中進(jìn)一步解決。

HIF

缺氧會促進(jìn)腫瘤的形成和治療耐藥性。缺氧的主要調(diào)控因子HIF由一個oxygen-labile的α亞基（包括HIF1α、EPAS1（又稱HIF2α）和HIF3α）和一個構(gòu)成性（constitutively）表達(dá)的β亞基（ARNT）組成。

在常氧條件下，HIF1α和EPAS1被缺氧誘導(dǎo)因子EGLN家族成員羥基化，然后被E3泛素連接酶VHL識別，進(jìn)而被蛋白酶體降解。在缺氧條件下，羥化酶失活會導(dǎo)致HIF1α和EPAS1積累并與ARNT形成異二聚體，從而誘導(dǎo)低氧適應(yīng)和生存相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。HIF1α和EPAS1在多種癌癥類型中的表達(dá)均升高，通常與患者預(yù)后不良有關(guān)。

用小分子如2- methoxyoestradiol（NCT00030095）、BAY 87-2243（NCT01297530）、PX-478（NCT00522652）和PT2385，抑制HIF信號已被在臨床試驗中發(fā)現(xiàn)是一種抑制腫瘤生長的策略。

其中，PT2385可略微提高轉(zhuǎn)移性腎透明細(xì)胞癌（RCC）患者的生存率，而長期使用PT2385則會導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生。在臨床前研究中，HIF似乎在調(diào)節(jié)癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡方面具有雙重作用。

EGLN蛋白不僅是氧和半胱氨酸的鐵依賴感受器，也是催化HIF羥化的感受器。抵抗鐵死亡的鐵螯合劑可能通過抑制EGLN活性來提高HIF的穩(wěn)定性。在HT-1080纖維肉瘤細(xì)胞中，缺氧誘導(dǎo)的HIF1α的表達(dá)通過增加脂肪酸結(jié)合蛋白3和7的表達(dá)來抑制鐵死亡，從而促進(jìn)脂肪酸的攝取，增加脂質(zhì)儲存能力，避免隨后的脂質(zhì)過氧化。

相比之下，在腎癌來源的細(xì)胞中，EPAS1的激活通過上調(diào)HILPDA的表達(dá)來促進(jìn)鐵死亡，HILPDA的表達(dá)增加了多不飽和脂肪酸的產(chǎn)生和隨后的脂質(zhì)過氧化。

因此，有效控制HIF1介導(dǎo)的信號對于維持脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)以調(diào)控（shape）鐵死亡性反應(yīng)有著必要的作用。如果將腫瘤細(xì)胞中鐵死亡調(diào)節(jié)基因的表達(dá)作為納入/排除標(biāo)準(zhǔn)，HIF抑制劑在臨床試驗中的使用可能會得到改善。

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是上皮細(xì)胞失去與上皮表型相關(guān)的極性和細(xì)胞間黏附特性，逐漸獲得與間質(zhì)表型相關(guān)的遷移和侵襲能力的過程。EMT被認(rèn)為可以產(chǎn)生腫瘤干細(xì)胞，導(dǎo)致轉(zhuǎn)移擴(kuò)散，并在臨床治療過程中產(chǎn)生耐藥性。

轉(zhuǎn)錄因子SNAI1、TWIST1和ZEB1可刺激EMT介導(dǎo)的腫瘤轉(zhuǎn)移和耐藥，這些轉(zhuǎn)錄因子都是潛在的腫瘤治療靶點(diǎn)。除了限制大多數(shù)抗癌治療的效果外，EMT信號還可以促進(jìn)鐵死亡（圖3）。

在人類癌細(xì)胞系和類器官中，高度間充質(zhì)樣細(xì)胞狀態(tài)與鐵死亡的選擇易感性有關(guān)。ZEB1的高基線轉(zhuǎn)錄水平與細(xì)胞對鐵死亡的敏感性相關(guān)，部分原因是ZEB1誘導(dǎo)肝臟脂質(zhì)代謝的主要調(diào)節(jié)因子PPARγ上調(diào)。蛋白質(zhì)LYRIC（又稱metadherin）是EMT的正性調(diào)節(jié)因子，通過抑制GPX4和SLC3A2的表達(dá)來促進(jìn)鐵死亡。

CD44依賴的鐵內(nèi)吞作用的增加促進(jìn)鐵依賴的去甲基化酶活性，從而促進(jìn)EMT信號相關(guān)基因的表達(dá)，從而使乳腺癌細(xì)胞對鐵死亡敏感。來自這些臨床前研究的數(shù)據(jù)表明，EMT可能使患者對以鐵死亡為基礎(chǔ)的治療更加敏感。

其他細(xì)胞粘附的促進(jìn)劑，如整合素亞基（integrin subunits）α6和β4，也能在體外防止乳腺癌來源的細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。相比之下，Hippo通路中轉(zhuǎn)錄因子（如YAP1和WWTR1 [也稱為TAZ]的激活，通常在發(fā)育過程中控制細(xì)胞數(shù)量和器官大?。┩ㄟ^調(diào)節(jié)鐵死亡調(diào)節(jié)基因（如ACSL4、TFRC、EMP1和ANGPTL4）的表達(dá)促進(jìn)癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。

總而言之，這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了使用鐵死亡誘導(dǎo)藥物可特異性清除具有間充質(zhì)樣表型的癌細(xì)胞在理論上尚待探索的可能性。

癌癥治療中的鐵死亡

系統(tǒng)治療

傳統(tǒng)的細(xì)胞毒性藥物和靶向藥物可通過許多機(jī)制發(fā)揮作用，一般目的是通過誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡來減緩或阻止腫瘤生長，而不影響未轉(zhuǎn)化的細(xì)胞。然而，對靶向治療的抗藥性在很大程度上仍然是一個難以逾越的挑戰(zhàn)。

越來越多的臨床前證據(jù)表明，誘導(dǎo)鐵死亡可能是一種有效的治療策略，可以防止發(fā)生對拉帕替尼、厄洛替尼、曲美替尼、達(dá)普拉非尼和維莫拉非尼等多種藥物的獲得性耐藥性。一些耐藥腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出EMT（間質(zhì)標(biāo)志物上調(diào)和上皮標(biāo)志物下調(diào)）的跡象，結(jié)果是，它們對鐵死亡變得敏感。

鐵死亡誘導(dǎo)劑還可以與更傳統(tǒng)的藥物（如順鉑）發(fā)生協(xié)同作用，抑制頭頸癌小鼠模型的腫瘤生長。也有一些已在臨床使用或具有很強(qiáng)臨床轉(zhuǎn)化潛力的幾種藥物被發(fā)現(xiàn)可促進(jìn)鐵死亡的發(fā)生（表1；補(bǔ)充材料的表1里也有不少）。

索拉非尼（Sorafenib）

索拉非尼是第一個被批準(zhǔn)用于治療不能切除的肝癌、晚期腎癌和分化型甲狀腺癌的多酪氨酸激酶抑制劑。在幾項惡性腫瘤的臨床試驗中，索拉非尼也被作為單一療法或與常規(guī)細(xì)胞毒療法聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)行評估（表1）。索拉非尼可抑制多種細(xì)胞內(nèi)激酶（RAF、野生型和突變型BRAF）和細(xì)胞表面激酶（KIT、FLT3、RET、VEGFR1-3和PDGFRb）。

一些研究表明，索拉非尼可通過靶向這些激酶在培養(yǎng)的前列腺癌細(xì)胞或肝癌細(xì)胞中誘導(dǎo)凋亡和自噬。然而，另一些肝、腎、肺或胰腺癌細(xì)胞的研究表明，索拉非尼的抗癌活性主要依賴于通過抑制system xc?的活性來誘導(dǎo)鐵死亡，而不一定依賴于抑制其激酶靶標(biāo)。

此外，一些臨床前和臨床研究表明，NFE2L2/MT1G的靶基因是索拉非尼耐藥的biomarker和contributor。MT1G的敲除可通過誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡以恢復(fù)對索拉非尼的抗癌活性。

這些信息可能有助于制定克服腫瘤產(chǎn)生對索拉非尼耐藥的策略。相反，高水平的ACSL4（鐵死亡的促進(jìn)劑）在體外與肝癌細(xì)胞對索拉非尼的敏感性呈正相關(guān)，提示抗糖尿病藥物羅格列酮（ACSL4抑制劑）可能干擾索拉非尼的抗癌活性。

然而，在臨床環(huán)境中，鐵死亡和/或細(xì)胞凋亡對索拉非尼抗癌活性的貢獻(xiàn)程度仍不清楚。

柳氮磺吡啶（Sulfasalazine）

柳氮磺吡啶是一種口服抗炎藥，用于治療炎癥性腸?。ò冃越Y(jié)腸炎和克羅恩病）或類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。柳氮磺胺吡啶及其代謝產(chǎn)物（5-氨基水楊酸和磺胺吡啶）的作用機(jī)制仍在研究中，可能與淋巴細(xì)胞抑制效應(yīng)（如誘導(dǎo)T細(xì)胞死亡或抑制B細(xì)胞介導(dǎo)的抗體產(chǎn)生）和白細(xì)胞調(diào)節(jié)效應(yīng)（如抑制白細(xì)胞向炎癥部位的募集和隨后的前列腺素合成，以及細(xì)胞因子的產(chǎn)生）有關(guān)。

柳氮磺胺吡啶除了具有抗炎活性外，在臨床前模型中，還可以通過抑制system xc?誘導(dǎo)鐵死亡來抑制淋巴瘤和其他癌細(xì)胞的生長。柳氮磺胺吡啶作為膠質(zhì)瘤患者的單一治療藥物和與放療聯(lián)合以治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的活性目前已在進(jìn)行臨床研究（NCT04205357）。

然而，在進(jìn)展性惡性膠質(zhì)瘤患者中，柳氮磺胺吡啶顯示出缺乏療效，并引發(fā)了嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)不良事件。柳氮磺胺吡啶對system xc?的抑制不僅可以抑制半胱氨酸的內(nèi)流，還可以抑制谷氨酸的外流，而谷氨酸是引發(fā)癲癇和激活痛覺受體的分子。

在一項涉及9名膠質(zhì)瘤患者的試點(diǎn)（pilot）臨床試驗中，口服柳氮磺胺吡啶被發(fā)現(xiàn)會通過system xc?介導(dǎo)的機(jī)制抑制谷氨酸的釋放。柳氮磺胺吡啶將用于乳腺癌和慢性疼痛患者的I期臨床試驗正在計劃中（NCT03847311）。

在臨床前研究中，確定柳氮磺胺吡啶的抗癌活性是否依賴于system xc?的抑制或其抗炎作用可能存在困難，因為其起藥理作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)尚不清楚。與其他藥物一樣，柳氮磺胺吡啶抑制system xc?這一機(jī)制的最終臨床效用將受到靶細(xì)胞對這些抑制劑產(chǎn)生適應(yīng)性耐藥能力的影響。

他汀類藥物（Statins）

高膽固醇血癥極大地增加了心臟病、中風(fēng)和包括癌癥在內(nèi)的其他嚴(yán)重疾病的風(fēng)險。他汀類藥物（如氟伐他汀、洛伐他汀和辛伐他?。┦且活愅ㄟ^抑制甲羥戊酸通路中限速酶HMGCR來降低血膽固醇水平的藥物，HMGCR介導(dǎo)膽固醇的合成。通過減少甲羥戊酸通路中焦磷酸異戊烯的生成，他汀類藥物能夠抑制硒蛋白（如GPX4）和輔酶Q10的生物合成，從而促進(jìn)間充質(zhì)細(xì)胞發(fā)生鐵死亡或選擇性地誘導(dǎo)RCD。

由于他汀類藥物被公認(rèn)的臨床安全性，以及肥胖也是一個主要的癌癥風(fēng)險因素，一些臨床試驗?zāi)壳罢谘芯克☆愃幬镒鳛閱我化煼ɑ蚵?lián)合療法在各種腫瘤類型中的療效（補(bǔ)充圖1）。

例如，兩個涉及乳腺癌患者機(jī)會窗（window-of-opportunity）臨床試驗的數(shù)據(jù)表明，阿托伐他汀和氟伐他汀可能對過度表達(dá)HMGCR的腫瘤有抗增殖作用。他汀類藥物可提高多種類型腫瘤患者的治療效果，如使用肝動脈化療栓塞術(shù)的肝細(xì)胞癌患者、使用伊達(dá)比星和阿糖胞苷治療急性髓系白血病患者、使用沙利度胺、地塞米松和洛伐他汀治療多發(fā)性骨髓瘤患者。

相比之下，接受單藥辛伐他汀治療的多發(fā)性骨髓瘤患者沒有觀察到臨床反應(yīng)。目前而言，預(yù)測哪些癌癥患者將從他汀類藥物治療中受益依然存在困難，因此，更深入地了解膽固醇如何調(diào)節(jié)的鐵死亡通路可能有助于更好地識別生物標(biāo)記物，以在未來的臨床研究中對患者進(jìn)行分層。

值得注意的是，那些調(diào)控鐵死亡的膽固醇調(diào)節(jié)基因和蛋白表達(dá)水平的有關(guān)信息可能有助于確定最有可能對他汀類藥物有臨床反應(yīng)的患者。

青蒿素（Artemisinins）

青蒿素及其衍生物（統(tǒng)稱青蒿素）是從中草藥青蒿中提取的抗瘧疾藥物。除了在治療瘧疾方面的治療價值之外，青蒿素在體外和體內(nèi)都表現(xiàn)出對各種類型的癌細(xì)胞有強(qiáng)大的抗癌特性。

青蒿素有一個獨(dú)特的內(nèi)過氧化物橋（endoperoxide bridge），被認(rèn)為是被Fe2+激活而產(chǎn)生自由基。鐵補(bǔ)充劑，如全轉(zhuǎn)鐵蛋白（holotransferrin），可以增強(qiáng)青蒿素的抗癌特性。

青蒿素（尤其是青蒿素和雙氫青蒿素）除了誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡外，還可以通過促進(jìn)鐵蛋白吞噬從而增加細(xì)胞內(nèi)游離鐵的水平而引發(fā)癌細(xì)胞的鐵死亡。一項已完成的I期臨床試驗（NCT00764036）顯示，對于轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者，每天口服青蒿琥酯高達(dá)200?毫克仍然是安全且耐受性良好的。

其他已完成的I期臨床試驗表明，靜脈或陰道注射青蒿琥酯對晚期實(shí)體腫瘤（NCT02353026）的患者耐受性良好，包括宮頸上皮內(nèi)瘤變（NCT02354534）。

最后，一些正在進(jìn)行的臨床試驗也正在研究青蒿琥酯在結(jié)直腸癌患者中的藥代動力學(xué)和有效性（NCT02633098和NCT03093129）。臨床試驗中觀察到的青蒿素的最小毒性曲線是否能使其促鐵死亡活性得到釋放和利用還有待確定。

胱/半胱氨酸酶（Cyst(e)inase）

胱/半胱氨酸酶是一種能有效降解小鼠和食蟹猴血清中半胱氨酸和胱氨酸的工程性酶（engineered human enzyme）。隨之發(fā)生的細(xì)胞外胱/半胱氨酸耗竭可導(dǎo)致前列腺癌和慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞在體外和體內(nèi)發(fā)生細(xì)胞死亡。

胱/半胱氨酸酶介導(dǎo)的胱/半胱氨酸的耗竭可以在小鼠胰腺導(dǎo)管腺癌源細(xì)胞系和突變的Kras/Tp53驅(qū)動的胰腺腫瘤中誘導(dǎo)鐵死亡，而不會引起明顯的毒副作用，這表明其具有可接受的安全性和耐受性。

這種方法還可以抑制EGFR突變的NSCLC和乳腺癌異種移植瘤的生長。利用胱/半胱氨酸酶調(diào)節(jié)細(xì)胞外胱/半胱氨酸水平的策略可以為基于鐵死亡的抗癌治療開辟新的治療機(jī)會，特別是與活性氧誘導(dǎo)藥物（如阿霉素、吉西他濱、紫杉醇、5-氟尿嘧啶、硼替佐米和三氧化二砷）聯(lián)合使用。

免疫治療

免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICIs）的免疫治療革命性地改變了癌癥患者的臨床治療。ICIs主要通過激活有效的細(xì)胞毒性T細(xì)胞所驅(qū)動的抗腫瘤免疫反應(yīng)來發(fā)揮作用。目前已被批準(zhǔn)的ICIs的靶標(biāo)包括CTLA4、PD-1及其配體PD-L1。細(xì)胞毒性T細(xì)胞驅(qū)動的免疫可以誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡（圖4）。

例如，抗PD-L1抗體可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞中脂質(zhì)過氧化依賴的鐵死亡，鐵死亡抑制劑Liproxstatin 1降低這些藥物的抗癌活性。此外，抗PD-L1抗體和鐵死亡激活劑（如erastin、RSL3和胱/半胱氨酸酶）在體外和體內(nèi)都能協(xié)同誘導(dǎo)腫瘤生長的抑制。

從機(jī)制上講，細(xì)胞毒性T細(xì)胞釋放的干擾素γ會激活JAK-STAT1通路，并下調(diào)SLC7A11和SLC3A2的表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。黑色素瘤患者SLC3A2表達(dá)降低與ICIs療效增強(qiáng)一致相關(guān)。鑒于STAT1可以被許多配體激活，其他細(xì)胞因子是否與干擾素γ一樣在促發(fā)鐵死亡方面具有類似的作用仍有待進(jìn)一步確定。

如果存在這樣的作用，STAT1-鐵死亡激活劑的加入將極大地擴(kuò)大鐵死亡策略在腫瘤治療中的臨床應(yīng)用。值得注意的是，TGFβ1可以通過SMAD信號介導(dǎo)的對SLC7A11的轉(zhuǎn)錄抑制和ZEB1的激活來促進(jìn)鐵死亡（圖4）。

細(xì)胞死亡過程中損傷相關(guān)分子模式（DAMP）的釋放在抗腫瘤免疫中具有雙重作用。DAMPs的釋放可以介導(dǎo)免疫原性的細(xì)胞死亡，從而刺激抗腫瘤免疫。然而，DAMPs會促進(jìn)炎癥反應(yīng)，從而支持腫瘤的生長。的確，在特定情況下，鐵死亡可以起到促進(jìn)腫瘤的作用（圖4）。

HMGB1由鐵死亡性癌細(xì)胞釋放，通過與AGE結(jié)合促進(jìn)巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。HMGB1-AGE通路的遺傳和藥物阻斷可限制這種鐵死亡介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。此外，KRAS-G12D可在鐵死亡時被胰腺癌細(xì)胞釋放到外泌體內(nèi)，并可被巨噬細(xì)胞攝取。這種攝取是由AGE介導(dǎo)的，最終導(dǎo)致巨噬細(xì)胞極化為M2表型，并刺激腫瘤生長。

除這些蛋白外，某些非蛋白類的DAMPs（如ATP、宿主DNA和脂質(zhì)介質(zhì)）可能會在鐵死亡過程中產(chǎn)生一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)來調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫。與Slc7a11缺失介導(dǎo)的胰腺腫瘤抑制不同，在小鼠中，胰腺中Gpx4的條件性缺失通過鐵死亡性（ferroptotic）損傷誘導(dǎo)DNA釋放和隨后巨噬細(xì)胞中的STING激活炎癥來促進(jìn)突變型Kras驅(qū)動的腫瘤發(fā)生。

鐵死亡對腫瘤免疫的長期影響依賴于癌細(xì)胞與各種免疫細(xì)胞亞群之間的相互作用。例如，淋巴系統(tǒng)通過增加ACSL3依賴的MUFAs的產(chǎn)生來保護(hù)黑色素瘤細(xì)胞免于鐵死亡，從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移（圖4）。

關(guān)于放射治療可直接誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡的這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)理論，即放射治療主要誘導(dǎo)DNA損傷下游的細(xì)胞凋亡（apoptosis）（圖5）。

ATM是DNA修復(fù)系統(tǒng)的核心組成部分，DNA修復(fù)系統(tǒng)在暴露于有細(xì)胞毒性的化療或放療后被激活。ATM介導(dǎo)的SLC7A11下調(diào)與放療引起的癌細(xì)胞鐵死亡有關(guān)，在皮下腫瘤模型中，放療聯(lián)合ICIs（抗PD-L1或抗CTLA4抗體）可增強(qiáng)這種抗癌作用。

體細(xì)胞ATM突變發(fā)生在某些腫瘤類型中（例如，在45%的套細(xì)胞淋巴瘤和8%的前列腺癌中發(fā)現(xiàn)ATM突變），并可能與不良預(yù)后有關(guān)。然而，這些突變是如何影響那些可促進(jìn)這些腫瘤發(fā)生鐵死亡的藥物的反應(yīng)尚不清楚。除了下調(diào)SLC7A11外，放射治療還上調(diào)ACSL4，從而增加脂質(zhì)合成和隨后的氧化損傷，從而導(dǎo)致鐵死亡。

受輻射的腫瘤細(xì)胞所釋放的微粒有能力進(jìn)一步加強(qiáng)放射治療效果，部分是通過傳播鐵死亡信號或增加與氧化應(yīng)激相關(guān)的蛋白質(zhì)表達(dá)。DNA損傷激活的cGAS通路也可誘導(dǎo)鐵死亡，因此該通路或其他DNA感受器通路的激活可能在增強(qiáng)放療引起的鐵死亡方面起到類似的作用。

鐵死亡和細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間的相互作用，以及在放射治療過程中這種串?dāng)_的調(diào)節(jié)，也是目前正在進(jìn)行的重要研究領(lǐng)域。從毒性的角度來看，另一個有趣的問題是鐵死亡抑制劑是否能保護(hù)非惡性細(xì)胞免受輻射損傷。

納米療法

納米藥物的輸送是基于工程技術(shù)而開展的，利用納米顆粒來輸送和控制藥物的釋放，從而改善藥物的藥代動力學(xué)特性。攜帶化學(xué)藥品或生物材料的納米顆粒將為提高現(xiàn)有鐵死亡誘導(dǎo)劑的療效以及開發(fā)治療癌癥的新型誘導(dǎo)劑提供可能性。

例如，鐵死亡誘導(dǎo)劑withaferin A在水中的溶解性差，對小鼠有毒性。當(dāng)使用兩親的（amphiphilic，就是既親水又親油）、可降解的pH敏感型納米載體給藥時，可以避免其不利的藥理學(xué)特征。在白血病細(xì)胞異種移植模型中，erastin類似物IKE在聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸納米粒中的抗腫瘤活性得到增強(qiáng)。

此外，在異種移植模型中，超小的二氧化硅納米顆?？梢酝ㄟ^增加細(xì)胞內(nèi)鐵的輸送和積累來引發(fā)鐵死亡以抑制腫瘤生長。

然而，納米顆粒對人類健康的長期影響仍然需要進(jìn)行仔細(xì)評估。

展望

鐵死亡的反應(yīng)是由表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯后多種機(jī)制所組成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)來調(diào)節(jié)的。靶向可調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞鐵死亡的通路是一種新興的抗腫瘤策略，因為惡性腫瘤細(xì)胞通常依賴致癌和/或生存信號，這使得它們特別容易受到鐵死亡的影響。

例如，有利于腫瘤生長的因素（如鐵的積累、脂肪酸合成、增強(qiáng)的自噬通量和EMT）增加了許多癌癥類型對鐵死亡的易感性，如胰腺癌、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌和黑色素瘤。

盡管對鐵死亡的研究迅速積累，但仍有幾個挑戰(zhàn)有待解決。

基礎(chǔ)腫瘤學(xué)

鐵死亡的效應(yīng)分子是什么？

除了不同的起始和中間信號外，典型的RCD途徑還應(yīng)該有效應(yīng)分子。大多數(shù)RCD效應(yīng)分子是蛋白酶（如caspases和MLKL分別參與細(xì)胞凋亡和壞死）或致孔蛋白（如Gasdermin D參與焦亡）。

脂質(zhì)過氧化是鐵死亡所必需的，但細(xì)胞毒性是由該反應(yīng)本身的產(chǎn)物所介導(dǎo)的，還是還需要脂質(zhì)過氧化下游的信號分子仍有待確定。我們的假設(shè)是，形成了與未知蛋白質(zhì)的加合物（adducts），這些加合物導(dǎo)致了膜通透性孔隙的形成，從而介導(dǎo)脂質(zhì)過氧化的致死效應(yīng)。

如何明確鐵死亡和非鐵死亡性程序性死亡之間的相互作用？

每一種新發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡（regulated cell death，RCD），包括鐵死亡，都有獨(dú)特的特征。然而，更深入的研究表明，鐵死亡的一些特征并不是這種類型的RCD所獨(dú)有的。

例如，鐵死亡的信號（脂質(zhì)過氧化）和調(diào)節(jié)因子（如GPX4和SLC7A11）也可以調(diào)節(jié)其他類型的程序性死亡。因此，基于單個信號或分子事件來區(qū)分不同形式的RCD可能是不可能的。

相反，為了明確區(qū)分不同的RCD類型，有必要確定生化和遺傳變化的整個級聯(lián)（whole cascade）。那些能夠促進(jìn)RCD形式之間轉(zhuǎn)換的干預(yù)措施可能能夠克服對細(xì)胞死亡的抵抗，和/或通過誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡來調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境。

如何定義腫瘤代謝重編程對鐵死亡的影響？

癌細(xì)胞的代謝和能量生存網(wǎng)絡(luò)被重新設(shè)置（rewired），以支持和實(shí)現(xiàn)在次優(yōu)條件下的快速增殖、持續(xù)生長和生存。腫瘤細(xì)胞（包括腫瘤干細(xì)胞）的代謝重編程如何與癌細(xì)胞特異性的鐵死亡反應(yīng)相耦合尚不清楚。

基因工程小鼠模型和人類腫瘤類器官模型是評估代謝重編程和相關(guān)因素對鐵死亡影響的重要臨床前工具。

臨床腫瘤學(xué)

臨床試驗中靶向鐵死亡的最佳候選藥物是哪些？

正如所討論的，幾種藥物（包括索拉非尼、柳氮磺胺吡啶、他汀類和青蒿素）在臨床前模型中具有促鐵死亡的活性。其中，他汀類藥物似乎是很好的臨床試驗候選藥物，盡管不同類型的他汀類藥物在誘導(dǎo)或增強(qiáng)鐵死亡方面可能有不同的效力。

初步研究結(jié)果表明，他汀類藥物可以提高幾種癌癥患者的總體生存率，比如結(jié)直腸癌患者。需要在大量患者人群中進(jìn)行隨機(jī)對照試驗，以證實(shí)他汀類藥物治療惡性腫瘤的安全性和有效性，同時基于預(yù)測性生物標(biāo)志物對患者進(jìn)行篩選。從理論上講，直接靶向鐵死亡通路的藥物開發(fā)可能會拓展治療腫瘤的手段。

最有可能的是，這類促鐵死亡的藥物與其他治療方法結(jié)合使用，例如免疫治療（使用ICIs、靶向腫瘤的單克隆抗體、過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)移和/或腫瘤相關(guān)抗原疫苗）或放射治療，這可能會誘導(dǎo)混合型RCD以抑制腫瘤生長。鐵死亡激活劑可引起骨髓損傷，這也是細(xì)胞毒治療的一個重要毒性。降低促鐵死亡藥物的毒性或非靶點(diǎn)效應(yīng)也是臨床腫瘤學(xué)所面臨的重要挑戰(zhàn)。

什么類型的腫瘤或病人群體對促鐵死亡的治療方法更敏感？

可以結(jié)合三個標(biāo)準(zhǔn)（鐵水平、基因表達(dá)和突變）來評估哪些患者最有可能從促鐵死亡的治療中受益。富含鐵的腫瘤（如HCC、PDAC、乳腺癌和NSCLC）可能對促鐵死亡的藥物特別敏感。不同的鐵死亡調(diào)節(jié)基因在不同的腫瘤中有不同的基因表達(dá)水平（補(bǔ)充圖2）。

例如，SLC7A11抑制劑可能對過度表達(dá)該靶點(diǎn)的特定類型腫瘤特別有效，如食道癌和多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（補(bǔ)充圖2）。同樣，在FTH1和/或FTL高水平表達(dá)的許多癌癥類型?(如PDAC和卵巢癌)?中，誘導(dǎo)鐵蛋白吞噬（ferritinophagy）依賴型鐵死亡的發(fā)生可能有治療效果（補(bǔ)充圖2）。

癌癥基因組學(xué)為識別驅(qū)動腫瘤生長和構(gòu)成真正治療靶點(diǎn)的突變提供了藍(lán)圖，因此，整合基因信息可能有助于區(qū)分對促鐵死亡藥物有反應(yīng)（或沒有反應(yīng)）的腫瘤。在此背景下，對那些決定不同細(xì)胞死亡類型易感性的基因的表達(dá)進(jìn)行綜合評估可能會提供一些有效信息。

例如，如果在特定腫瘤中檢測到促凋亡基因表達(dá)水平低，但促鐵死亡基因表達(dá)水平高，那么患者從促進(jìn)鐵死亡的藥物中可能比從促凋亡藥物中受益到更多。此外，根據(jù)特定腫瘤的脆弱性，可以使用不同的鐵死亡誘導(dǎo)劑來靶向內(nèi)源性或外源性鐵死亡通路。最后，更全面地了解腫瘤細(xì)胞適應(yīng)和產(chǎn)生抗藥性的機(jī)制，將為最大限度提高促鐵死亡治療的效果鋪平道路。

如何鑒定對促鐵死亡治療有反應(yīng)的生物標(biāo)志物？

通過分析血液、尿液、糞便和/或腫瘤組織的樣本，確定與反應(yīng)性相關(guān)的生物標(biāo)記物，可以幫助指導(dǎo)制定個性化的治療計劃。BODIPY 581/591 C11是一種熒光指示劑，用于監(jiān)測活細(xì)胞中的脂質(zhì)氧化，而硫代***酸反應(yīng)性物質(zhì)（thiobarbituric acid reactive substances）可用于測量細(xì)胞、組織和體液中的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物。

此外，某些基因和蛋白，如PTGS2，CHAC1，ACSL4和TFRC，已經(jīng)在臨床前模型中被表征為鐵死亡標(biāo)志物，盡管它們的臨床意義尚不清楚。除了腫瘤的組織病理學(xué)染色外，血液中的鐵、脂質(zhì)、代謝物和免疫介質(zhì)也有可能被（單獨(dú)或聯(lián)合）鑒定為治療反應(yīng)和促鐵死亡藥物毒性的預(yù)測性生物標(biāo)志物。

使用最新的現(xiàn)有技術(shù)，如液體活檢、高維細(xì)胞計數(shù)（cytometry）、單細(xì)胞組學(xué)、代謝組學(xué)和高分辨率成像，來監(jiān)測腫瘤的異質(zhì)性（包括用核磁共振測量局部鐵的豐度），可能會指導(dǎo)促鐵死亡療法的使用。

顯然，這些努力將需要艱苦和密切的多學(xué)科合作，才能最終應(yīng)用于臨床實(shí)踐。

結(jié)論

在過去的5年里，基礎(chǔ)和臨床研究人員對研究鐵死亡在癌癥中的作用以及利用積累的知識來改進(jìn)癌癥的預(yù)防、診斷、治療和預(yù)后產(chǎn)生了巨大的興趣。鐵死亡在腫瘤生物學(xué)和治療中具有復(fù)雜和高度的背景依賴性作用。

制定轉(zhuǎn)化型（translational）抗癌策略可能是一個復(fù)雜的過程，并依賴于持續(xù)的研究，以更好地了解鐵死亡的調(diào)節(jié)機(jī)制和信號通路。尋找有助于檢測和追蹤鐵死亡的生物標(biāo)記物將是未來幾年里一個活躍的研究領(lǐng)域（有搞頭，有興趣的可以在在塊領(lǐng)域搞點(diǎn)事情了）。

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