《细胞》：给坏细胞指定死路！科学家开发可稳定诱导细胞焦亡的方法，全新的抗癌、抗衰、抗感染方法有望诞生

加州理工大学团队在《细胞》杂志发文，研究者们利用合成生物学开发了可诱导特定细胞凋亡/焦亡的蛋白质回路synpoptosis，可在不同环境中有条件地激活或抑制靶细胞的细胞凋亡和焦亡，还可以此为基础设计杀伤性细胞。

synpoptosis不仅可用于杀死癌细胞，衰老细胞、纤维化细胞、自靶向免疫细胞、受感染的宿主细胞等有害细胞都可以成为synpoptosis的靶细胞，这也意味着它有无穷的发展潜力。

论文题图

想要干掉细胞，其实不难，但对于死法，细胞很有“自己的想法”。

例如，当细胞毒性淋巴细胞将颗粒酶递送到靶细胞时，缺乏GSDM的靶细胞会发生细胞凋亡，而表达GSDM的靶细胞则会焦亡。也就是说，死亡诱导剂是决定不了细胞以什么方式去世的。

研究者比对了凋亡和焦亡过程，发现蛋白酶是个很好的着手点。凋亡过程中，半胱天冬酶（caspases）会激活促凋亡因子，焦亡中，半胱天冬酶也会裂解GSDM以形成焦亡孔。而且本来合成生物学就很擅长利用蛋白酶搞事，这不是正好吗。

研究者选择的是对caspase-3有修饰能力的烟草蚀刻病毒蛋白酶（TEVP）。研究者设计了增添活性基团的caspase-3变体，使其在基团不被TEVP切割的情况下活性显著降低，通过TEVP有否实现了对细胞凋亡的控制。

同理，研究者设计了GSDM变体控制细胞焦亡。

Annexin高表示细胞凋亡；Sytox高表示细胞焦亡

当然，单纯让细胞凋亡或焦亡不是我们的目的，让想凋亡的细胞焦亡，让想焦亡的细胞凋亡才算完成控制。

有趣的是，在同时表达TEVP激活的caspase-3变体和GSDM变体的情况下，细胞会从凋亡转向焦亡，看起来选择死法这事儿上GSDM更胜一筹。

给细胞添加caspase-3天然底物GSDME，GSDME本身不会诱导细胞死亡，但会被TEVP激活的caspase-3变体激活，将细胞引向焦亡。

GSDME一步将凋亡变焦亡

通过抑制剂调节GSDME活性，研究者实现了细胞凋亡和细胞焦亡的平衡。端水还得靠滴定啊。

滴定抑制剂调节细胞凋亡和焦亡比例

不用说，回路的开关研究者们也做了，不过这段没有提及应用的具体条件，就是做了一下与或非门，咱们看个图速速跳过。

启动回路的组合条件设计

那么如何寻找靶细胞呢？

研究者选择的实验目标是Ras癌基因。他们将TEVP的非活性N端和C端分别设计与Ras融合，当活性Ras存在的时候，TEVP的两个半边就能重聚成有修饰功能的TEVP，完成下游一系列操作。

从实验结果来看，预期还是达成得蛮好。

可识别表达活性HRas-G12V的HEK（RasGC）

最后，研究者尝试利用细胞递送synpoptosis，使用工程化的发送细胞释放含有synpoptosis的病毒样颗粒（VLP）。为了不让发送细胞先死于synpoptosis，研究者将回路拆分成两个部分分别发送，给组件添加膜定位序列则能够提升组件之间的拼接效率。

这可以用于生产装载synpoptosis的职业细胞杀手。

细胞递送的思路

不过这项研究还是比较基础的，仅能控制凋亡和焦亡两种细胞死亡方式，实验也都在永生细胞系中进行，天然细胞环境中是否能正常生效还未可知。本项研究也仅限于哺乳动物细胞，如果能用于细菌或真菌，指不定也可以开发新型抗生素啊。