2020年9月14日，來自美國德克薩斯大學安德森癌症中心的Mien-Chie Hung（洪明奇）教授在Nature子刊Nature Cell Biology（影響因子為20.042分）雜誌上發表題為「PD-L1-mediated gasdermin C expression switches apoptosis to pyroptosis in cancer cells and facilitates tumour necrosis」的研究性論文。在這篇論文中，作者發現在腫瘤細胞中，PD-L1能夠促進gasdermin C的表達，從而促進細胞焦亡和腫瘤發生。在介紹論文之前，不得不介紹一下本文的通訊作者Mien-Chie Hung教授。他是美國安德森癌症中心終身教授、分子與細胞腫瘤學系主任，現任中國醫藥大學校長（中國臺灣）。作為腫瘤學領域的頂尖科學家，Mien-Chie Hung教授過去三十年來總共發表了670餘篇論文，總被引次數高達50000多次，學術H指數高達122，並且他還是知名期刊Cancer Cell的發起人之一。由於學術上的突出貢獻， Mien-Chie Hung教授於2002年當選為臺灣中央研究院院士、2010年被選為美國科學促進會的會員。然而，這樣一位優秀的科學家近兩年卻被曝多篇論文涉嫌學術不端，其中有兩篇論文已經被撤稿，還有20篇論文在調查之中。
雖然還有一些論文還在爭議之中，但是Mien-Chie Hung教授卻始終沒有停住科研的腳步。自今年以來，他已經發表了20多篇論文，其中包括1篇主刊和5篇子刊，今天我們一起來看看他最新發表在Nature子刊上的這篇論文。
2018年10月1日，諾貝爾生理學或醫學獎授予美國免疫學家詹姆斯·艾利森（James Allison）和日本生物學家本庶佑（Tasuku Honjo），以表彰兩位科學家在腫瘤免疫學的貢獻。其中Tasuku Honjo最主要的貢獻在於發現了T細胞抑制受體PD-1，後者通過與配體PD-L1結合抑制T細胞功能，從而促進腫瘤發生。PD-1和PD-L1是腫瘤治療的重要免疫檢查點，對於機體的抗腫瘤免疫至關重要。除了在腫瘤治療中起到免疫檢查點作用，PD-L1是否還存在其他功能目前還知之甚少。1. 為了探究PD-L1的新功能，作者使用多種方式處理腫瘤細胞，包括細胞壓力，自噬，細胞因子，藥物和PD-L1抗體。結果顯示在低氧壓力下，PD-L1出現了明顯的核轉移，並且這種核轉移不依賴於HIF1α。
2. 在低氧條件下，PD-L1究竟如何進入細胞核中呢？先前有研究指出低氧能夠誘導轉錄因子Stat3-Y705磷酸化入核，因此作者猜想PD-L1入核可能和Stat3-Y705磷酸化相關。通過免疫共沉澱和免疫螢光實驗，作者發現Y705位點磷酸化的Stat3通過與PD-L1的細胞內結構域相互作用促進後者入核。
3. 接下來作者探究這種定位於細胞核中的PD-L1（nPD-L1）的功能。通過突變PD-L1的核輸出信號（PD-L1-NES），作者在腫瘤細胞中穩定表達nPD-L1。令人意外的是當使用TNF處理細胞後，細胞呈現焦亡的形態（細胞膨脹並形成大的氣泡），並且這一過程依賴於Stat3-Y705的磷酸化和PD-L1入核，這表明在腫瘤細胞系中，nPD-L1能夠誘導細胞發生焦亡。
4. 接著作者探究nPD-L1誘導細胞發生焦亡的機制。GSDMs家族蛋白是細胞焦亡的主要執行者，因此，作者在腫瘤細胞中檢測了各種GSDMs蛋白的表達，結果顯示在PD-L1-NES細胞中，只有GSDMC的表達量顯著上調，並且這種上調依賴於Stat3-Y705的磷酸化。此外，作者通過資料庫預測和染色質免疫沉澱實驗發現磷酸化的Stat3-Y705能夠結合在GSDMC的啟動子區域，從而促進後者的表達。5. PD-L1/ p-Stat3-Y705複合物上調表達的GSDMC是如何活化介導焦亡呢？先前的研究指出GSDMs蛋白家族成員能夠被caspase剪切活化，從而行使焦亡功能。作者測試了多種caspase蛋白對GSDMC的剪切作用，結果顯示只有caspase-6和caspase-8能剪切GSDMC。但是使用TNFα 和CHX處理細胞時，僅有caspase-8能夠活化，並且caspase-8缺陷後，GSDMC的剪切受到明顯抑制，細胞焦亡的發生也顯著減少，這表明TNFα和CHX能夠誘導caspase-8活化，從而剪切GSDMC，誘導細胞焦亡。6. 既然在體外低氧能夠誘導PD-L1入核誘導細胞焦亡，那在體內是否也有相同的現象呢？通過皮下荷瘤模型，作者發現在WT小鼠的實體瘤區域，由於缺氧環境，細胞大量死亡。但是當PD-L1核定位信號突變或者caspase-8缺陷時，細胞死亡受到明顯抑制，這表明在體內PD-L1也能夠誘導細胞焦亡。7. 為了進一步確定這個結果，作者對小鼠腫瘤區域的組織進行免疫組化，結果顯示在低氧區域，PD-L1與p-Stat3-Y705共定位於細胞核中，並且GSDMC的表達顯著上調。此外，通過對乳腺癌病人樣本進行分析，作者發現GSDMC高表達的病人呈現出更低的生存率。這表明低氧誘導GSDMC表達和細胞焦亡，從而促進腫瘤發生和抑制抗腫瘤免疫。
總結這篇文章，作者發現低氧條件下，TNFα 和CHX處理能夠促進PD-L1進入細胞核中與p-Stat3-Y705相互作用，隨後p-Stat3-Y705結合在GSDMC啟動子區域，上調後者的表達。接著GSDMC被caspase-8剪切活化進而誘導細胞發生焦亡。該論文不僅發現了PD-L1除免疫檢查點外的新功能，還揭示了腫瘤壞死的新機制，為腫瘤治療提供新的藥物靶點。