?  研究背景

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（Glioblastoma multiforme, GBM）是一種高度侵襲性的WHO IV級腦部惡性腫瘤。近年來的研究表明，膠質(zhì)瘤在治療過程中可能表現(xiàn)出從新生腫瘤到老化腫瘤的演變趨勢，提示細(xì)胞衰老可能在GBM治療中發(fā)揮作用。然而，細(xì)胞衰老在腫瘤中的作用復(fù)雜，一方面可能抑制腫瘤，另一方面可能通過衰老相關(guān)分泌表型（SASP）促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā)和抗藥性。細(xì)胞衰老（Senescence）是一種細(xì)胞周期停滯狀態(tài)，通常被認(rèn)為具有抗腫瘤作用。然而，越來越多的證據(jù)表明，放療和化療可能誘導(dǎo)腫瘤中衰老細(xì)胞的積累，這些衰老細(xì)胞可能通過SASP促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā)和抗藥性。γ-干擾素誘導(dǎo)蛋白16（IFI16）是一種細(xì)胞內(nèi)DNA感受器，與細(xì)胞衰老密切相關(guān)。IFI16能夠激活IFN-β產(chǎn)生和炎癥體激活，進(jìn)而引發(fā)促炎細(xì)胞因子的釋放，可能在細(xì)胞衰老過程中發(fā)揮重要作用。本研究旨在探討IFI16在GBM放射抗性中的作用，以及其是否通過調(diào)節(jié)鐵死亡（Ferroptosis）來影響GBM的治療效果。

?  研究內(nèi)容

1. 放射抗性GBM細(xì)胞表現(xiàn)出細(xì)胞衰老樣表型

研究者通過反復(fù)照射建立了兩種耐輻射的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）細(xì)胞系（U251R和Ln229R），這些細(xì)胞表現(xiàn)出類似細(xì)胞衰老的表型。與親本細(xì)胞系相比，耐輻射細(xì)胞系顯示出異染色質(zhì)重組、細(xì)胞周期停滯相關(guān)蛋白（如p21和p16）上調(diào)、形態(tài)上細(xì)胞變長、β-半乳糖苷酶活性增加（細(xì)胞衰老的標(biāo)志）以及分泌性衰老相關(guān)表型（SASP）因子（如細(xì)胞因子、基質(zhì)金屬蛋白酶等）的顯著增加。此外，基因集富集分析（GSEA）顯示耐輻射GBM細(xì)胞中免疫系統(tǒng)過程顯著上調(diào)，表明這膠質(zhì)母細(xì)胞在輻射后可能通過SASP促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā)和耐藥性

2. IFI16是調(diào)節(jié)細(xì)胞衰老樣表型的關(guān)鍵基因

通過ATAC-seq和RNA-seq交叉分析，發(fā)現(xiàn)IFI16是調(diào)節(jié)放射抗性GBM細(xì)胞衰老樣表型的核心基因。IFI16在放射抗性細(xì)胞中的表達(dá)顯著增加，并且與SASP相關(guān)通路密切相關(guān)。敲低IFI16可降低β-半乳糖苷酶活性，減少p21和p16的表達(dá)，增加H3K27ac水平，并增強(qiáng)細(xì)胞增殖能力，同時顯著下調(diào)SASP相關(guān)炎癥因子的表達(dá)。相反，過表達(dá)IFI16則表現(xiàn)出相反的效果，進(jìn)一步證實(shí)了IFI16在促進(jìn)GBM細(xì)胞衰老樣表型中的關(guān)鍵作用。

3. IFI16通過抑制鐵死亡促進(jìn)放射抗性

研究發(fā)現(xiàn)，IFI16的表達(dá)與GBM的不良預(yù)后和復(fù)發(fā)相關(guān)。在放射抗性細(xì)胞中，IFI16的高表達(dá)通過激活HMOX1轉(zhuǎn)錄來抑制鐵死亡，減少脂質(zhì)過氧化、活性氧（ROS）產(chǎn)生和細(xì)胞內(nèi)Fe2+含量。敲低IFI16可增加放射敏感性，而過表達(dá)IFI16則增強(qiáng)放射抗性。此外，鐵死亡抑制劑Fer-1和鐵螯合劑DFO能夠逆轉(zhuǎn)IFI16敲低細(xì)胞的放射敏感性，表明IFI16通過調(diào)節(jié)鐵死亡來影響GBM的放射抗性。

4. IFI16以HMOX1依賴的方式抑制鐵死亡

通過整合RNA-seq數(shù)據(jù)和FerrDb鐵死亡數(shù)據(jù)庫，研究者發(fā)現(xiàn)IFI16可能通過調(diào)節(jié)HMOX1來抑制鐵死亡。HMOX1在耐輻射GBM細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，并且與不良預(yù)后相關(guān)。HMOX1的敲低增加了GBM細(xì)胞的輻射敏感性，而HMOX1過表達(dá)則增強(qiáng)了耐輻射性。此外，HMOX1的過表達(dá)可以部分逆轉(zhuǎn)IFI16敲低引起的鐵死亡標(biāo)志物增加，并且抵消了IFI16敲低導(dǎo)致的輻射敏感性增加。這些結(jié)果表明，IFI16通過HMOX1依賴的方式抑制鐵死亡，從而促進(jìn)GBM細(xì)胞的耐輻射性。

5. IFI16通過與JUND和SP1相互作用調(diào)節(jié)HMOX1表達(dá)

研究者進(jìn)一步探討了IFI16如何調(diào)控HMOX1的表達(dá)。通過ATAC-seq和ChIP-qPCR分析，發(fā)現(xiàn)IFI16能夠與轉(zhuǎn)錄因子JUND和SP1相互作用，影響HMOX1啟動子區(qū)域的染色質(zhì)可及性。IFI16通過其pyrin結(jié)構(gòu)域與JUND相互作用，促進(jìn)JUND對HMOX1的轉(zhuǎn)錄激活，同時拮抗SP1的轉(zhuǎn)錄抑制作用，從而增強(qiáng)HMOX1的表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了IFI16在調(diào)控HMOX1表達(dá)中的分子機(jī)制，并為理解IFI16在GBM耐輻射性中的作用提供了新的視角。

6.    IFI6通過其pyrin結(jié)構(gòu)域與JUND相互作用

研究者通過共免疫沉淀（Co-IP）和蛋白質(zhì)相互作用分析，發(fā)現(xiàn)IFI16與JUND之間的相互作用主要通過IFI16的pyrin結(jié)構(gòu)域?qū)崿F(xiàn)。IFI16的pyrin結(jié)構(gòu)域與JUND的1-127氨基酸區(qū)域之間存在直接的相互作用，并且這種相互作用對于IFI16調(diào)控HMOX1表達(dá)至關(guān)重要。此外，通過分子對接分析，研究者進(jìn)一步驗(yàn)證了IFI16與JUND之間的相互作用模式，揭示了關(guān)鍵的氨基酸殘基和氫鍵網(wǎng)絡(luò)。這些結(jié)果為理解IFI16在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的作用機(jī)制提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

7.Glyburide通過靶向IFI16的pyrin結(jié)構(gòu)域增強(qiáng)放射敏感性

研究發(fā)現(xiàn)，Glyburide（磺酰脲類藥物格列ben脲，一種磺酰脲類化合物）能夠特異性結(jié)合IFI16的pyrin結(jié)構(gòu)域，抑制IFI16的功能，從而增強(qiáng)GBM細(xì)胞的鐵死亡和放射敏感性。在體外實(shí)驗(yàn)中，Glyburide處理的放射抗性GBM細(xì)胞表現(xiàn)出更高的放射敏感性，脂質(zhì)過氧化、ROS和Fe2+水平增加，而GPX4表達(dá)降低。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，Glyburide與放療聯(lián)合使用顯著延長了荷瘤小鼠的生存時間，并減少了腫瘤體積。這些結(jié)果表明，glyburide通過靶向IFI16的pyrin結(jié)構(gòu)域，有望成為一種新的GBM治療策略。

?  研究結(jié)論

本研究揭示了細(xì)胞衰老相關(guān)基因IFI16在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）放射抗性中的關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，IFI16通過激活HMOX1轉(zhuǎn)錄，抑制鐵死亡，從而增強(qiáng)GBM的放射抗性。IFI16與轉(zhuǎn)錄因子JUND和SP1相互作用，通過其pyrin結(jié)構(gòu)域促進(jìn)HMOX1的表達(dá)，進(jìn)而抑制鐵死亡并增強(qiáng)放射抗性。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，磺酰脲類化合物Glyburide能夠特異性結(jié)合IFI16的pyrin結(jié)構(gòu)域，抑制IFI16的功能，從而增強(qiáng)GBM細(xì)胞的鐵死亡和放射敏感性。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，Glyburide均表現(xiàn)出顯著的放射增敏效果，為克服GBM放射抗性提供了新的潛在治療策略。這些發(fā)現(xiàn)不僅闡明了IFI16在GBM放射抗性中的核心作用，還為改善GBM的治療效果提供了新的靶點(diǎn)和研究方向。

Zhou Y, Zeng L, Cai L, Zheng W, Liu X, Xiao Y, Jin X, Bai Y, Lai M, Li H, Jiang H, Hu S, Pan Y, Zhang J, Shao C. Cellular senescence-associated gene IFI16 promotes HMOX1-dependent evasion of ferroptosis and radioresistance in glioblastoma. Nat Commun. 2025 Jan 31;16(1):1212. doi: 10.1038/s41467-025-56456-y. PMID: 39890789; PMCID: PMC11785807.