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肝衰竭死亡率高且治疗手段有限，Gasdermin E（GSDME）介导的细胞焦亡在其中起重要作用。研究人员筛选 GSDME 抑制剂，发现甲钴胺（MeCbl）可抑制 GSDME 裂解，有效对抗肝衰竭。这为肝衰竭治疗提供新方向。
在医学领域，肝衰竭是一个极为棘手的难题，它如同隐藏在人体内部的 “定时炸弹”，严重威胁着人们的生命健康。在重症监护病房（ICU）中，高达 20% 的患者会遭遇肝衰竭的困扰 。目前，除了肝脏移植这一复杂且资源受限的治疗手段外，针对肝衰竭几乎没有高效的治疗方案，患者往往面临着极差的预后和极高的死亡率。
引发肝衰竭的原因多种多样，病毒感染、胆汁淤积功能障碍以及药物性肝损伤（DILI）是导致继发性或获得性肝衰竭最为常见的因素 。此前的研究已经发现，细胞凋亡、坏死、坏死性凋亡和铁死亡等多种细胞死亡方式参与了不同病因引发的肝损伤过程，但试图通过这些机制开发的治疗方法却收效甚微。
Gasdermin E（GSDME）作为细胞焦亡（一种程序性细胞死亡方式，细胞在死亡过程中会出现扁平化并形成大的气球样气泡，释放炎症细胞因子和警报素 ）的关键执行者，在多种疾病中都扮演着重要角色。在肝衰竭的研究中，有证据表明，在胆汁淤积的情况下，高水平积累的胆汁酸会促进 Apaf-1/caspase-4 焦亡小体的组装，进而激活 caspase-3-GSDME 执行的细胞焦亡，最终导致胆汁淤积性肝衰竭。更为关键的是，在 Gsdme-/-小鼠模型中，胆汁淤积诱导的死亡率得到了完全挽救，这强烈暗示 GSDME 介导的细胞焦亡可能是导致肝衰竭的主要细胞死亡类型，因此 GSDME 有望成为对抗肝损伤的关键靶点。
然而，之前虽有研究发现富马酸二甲酯（DMF）可以阻断 GSDME 介导的细胞焦亡，但它并非特异性的 GSDME 抑制剂，还会抑制 GSDMD 和半胱氨酸依赖性蛋白酶，而且其治疗窗口狭窄，在肝衰竭治疗中存在很大局限性。由于 GSDME 的晶体结构尚未得到验证，基于结构的药物设计也难以开展。在此背景下，中国药科大学的研究人员开展了一项意义重大的研究，旨在寻找能够特异性抑制 GSDME 的物质，为肝衰竭的治疗开辟新的道路。
研究人员从包含 829 种人体中相对高丰度代谢物的生物活性代谢物库出发，通过脂质体渗漏实验等一系列方法，筛选出了对 GSDME 具有特异性抑制作用的物质。最终发现，甲钴胺（MeCbl），作为维生素 B12的一种内源性辅酶形式，表现出了强大的抑制效果。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是高通量筛选技术，从大量化合物中筛选潜在的 GSDME 抑制剂；其次是微尺度热泳（MST）技术，用于检测分子间的结合亲和力；还有共免疫沉淀（CoIP）技术，探究蛋白质之间的相互作用；以及分子对接技术，预测 MeCbl 与 GSDME 的结合位点 。通过这些技术的综合运用，为研究的顺利开展提供了有力支持。
下面来看具体的研究结果：
- 甲钴胺是 GSDME 的特异性直接抑制剂：研究人员利用脂质体渗漏实验，从自建的人类代谢物库中筛选出 829 种化合物，经过多轮筛选和验证，发现 MeCbl 是最强的 GSDME 抑制剂。MeCbl 特异性结合 GSDME，而非上游的 caspase 或其他 GSDMs，且对重组 caspase-3 活性没有抑制作用。在抑制 GSDME 裂解实验中，MeCbl 的 IC50为 0.47 μM，低于阳性对照 DMF 的 0.826 μM，并且能持续抑制脂质体渗漏，维持脂质体膜的完整性。
- 甲钴胺抑制 GSDME 介导的细胞焦亡：在多种细胞模型中，MeCbl 能显著抑制 GSDME 介导的细胞焦亡。在 HepG2 细胞中，MeCbl 以剂量依赖的方式减弱脱氧胆酸（DCA）诱导的细胞毒性，IC50为 2.25 μM，远低于 DMF 的 14.88 μM。MeCbl 通过直接抑制 GSDME 裂解，维持细胞的膜完整性，且不影响 caspase-3 的活性。同时，MeCbl 对其他形式的细胞死亡如凋亡没有明显影响，在多种细胞模型和刺激条件下都验证了其特异性抑制 GSDME 介导细胞焦亡的作用。
- 甲钴胺通过与 GSDME 的 Cys180 配位发挥作用：研究发现，MeCbl 可能通过采用碱基脱离（base-off）构象与 GSDME 的半胱氨酸（Cys）残基配位来抑制其活性。通过一系列实验，包括与 N - 乙酰半胱氨酸（NAC）的预孵育实验、光谱分析、分子对接和质谱分析等，确定了 MeCbl 与 GSDME 的结合位点为 Cys180。Cys180 在 caspase-3/GzmB 识别和 GSDME 裂解过程中起着至关重要的作用，MeCbl 与 Cys180 的配位有效阻止了 GSDME 的裂解和激活。
- 甲钴胺保护机体免受 GSDME 引发的急性肝衰竭：在斑马鱼和小鼠模型中，MeCbl 展现出了强大的保护作用。在斑马鱼模型中，MeCbl 能有效减轻 DCA 诱导的全身和肝脏损伤，提高斑马鱼的存活率。在小鼠的胆汁 duct ligation（BDL）、顺铂（DDP）和刀豆蛋白 A（Con A）诱导的肝衰竭模型中，MeCbl 显著降低血清转氨酶活性、炎症细胞因子水平，减少肝细胞死亡，提高小鼠存活率。而且，在 Gsdme-/-小鼠中，MeCbl 的保护作用消失，进一步证实了其作用依赖于 GSDME。
综合上述研究，研究人员得出结论，甲钴胺（MeCbl）是一种特异性的 GSDME 抑制剂，能够有效对抗多种病理因素诱导的肝衰竭。这一发现具有极其重要的意义，为肝衰竭的治疗提供了全新的潜在药物选择。MeCbl 作为一种已在临床广泛应用于治疗高同型半胱氨酸血症和周围神经病变的药物，安全性较高，有望被重新用于肝衰竭的治疗。此外，该研究还为以代谢物为导向的药物研发提供了新的思路，未来或许可以基于 MeCbl 开发出更多针对 GSDME 介导疾病的特异性药物。同时，由于 GSDME 在其他器官损伤中也发挥着作用，MeCbl 对其他器官的潜在保护作用值得进一步探索，这将为更多疾病的治疗带来新的希望。
