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炎性肠道疾病区别于普通肠炎,是一种目前无法治愈,可能危及生命的消化道疾病。
该疾病主要表现为非感染性的自发性炎症,它的发生是环境和遗传因素的多因素相互作用的结果。
如此令人困扰的疾病是怎样发生的?至今还并未有一个确切的答案。
这项研究发现,在肠道上皮细胞中染色质状态的改变,引发进化过程中被整合在基因组中的内源性逆转录病毒的活跃转录,产生大量的“类病毒”。
这些危险的“类逆转录病毒”引起基因组的不稳定性和肠细胞的坏死,最终导致大量炎症产生。
该研究发现炎性肠炎中自发性炎症的来源,为炎性肠道疾病的成因提出一个新的机制;同时鉴定了一条直接促发炎症的非经典坏死通路,为靶向治疗炎性肠道疾病提供了一个新的思路。
引起细胞自身免疫反应、最终导致细胞死亡的“罪魁祸首”被“关”在基因组里。
在真核生物的基因组中,存在大量不编码序列,其中就包含了一系列叫做内源性逆转录病毒(ERVs)的序列。
其在人体内含量丰富,含有不同家族,拷贝数众多,大约占基因组的8-10%。
ERVs类似于逆转录病毒,它的活跃会引起基因组不稳定以及激活细胞内先天免疫。
为了维系细胞的稳态,绝大多数ERVs需要处于静默状态。
与普通病毒不同,这些“病毒”RNA(核酸)能够被一种不常见的核酸“监测器”ZBP1发现。
ZBP1激活表明细胞感知到靠自身的抗病毒机制已经无法清除,需要启动细胞死亡程序,使得病毒失去复制场所,并将病毒直接暴露给巨噬细胞等免疫细胞。
类似逆转录病毒的RNA-ZBP1启动肠道干细胞中的程序性坏死(necroptosis)。
干细胞的坏死伴随细胞内容的分泌与释放,诱导局部免疫炎症反应;干细胞死亡引起肠道上皮完整性的受损又使得肠道免疫平衡被破坏,大量的淋巴细胞入侵;最终导致了免疫性肠炎。
本项研究首次发现,基因组不稳定性会导致程序性坏死,而且是不依赖于肿瘤坏死因子(TNF)的非经典的坏死通路。
已知流感病毒的RNA会激活ZBP1导致肺上皮细胞坏死,引发严重的肺炎。
在非感染情况下,ZBP1如何被激活,招募RIPK3,启动坏死,一直是细胞死亡领域未解之谜。
SETDB1保护基因组的稳定性,防止了zbp1介导的程序性坏死
课题组利用连续时间点的转录组测序以及多个小鼠模型,阐明了不稳定的基因组产生的内源性“类逆转录病毒”是直接激活ZBP1,引发坏死的关键信号。
病人自身的类病毒得不到清除,ZBP1依赖的坏死就不停的促发肠道炎症。
由此,课题组认为基因组不稳定性是炎性肠炎病人产生自发性炎症的根源。
“类逆转录病毒”,ZBP1或这条坏死通路上的其他重要节点分子RIPK3/MLKL的抑制,为治疗炎性肠炎提供了新的靶点。
炎性肠道疾病的病理样品和活检样品中,“守护者”SETDB1下调,“监测器”zbp1上调,基因组的不稳定性发生以及细胞程序性坏死激活等证据,为该项研究成果的转化提供了扎实的基础。
莫玮课题组博士研究生王瑞聪、李洪达、蔡治煜和韩家淮课题组吴剑锋助理教授为该论文共同第一作者,莫玮教授和韩家淮院士为该论文共同通讯作者。
论文信息:
DOI:10.1038/s41586-020-2127-x
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