細(xì)胞死亡是生命活動(dòng)的基本現(xiàn)象，也是維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)的重要機(jī)制1,2。依據(jù)其發(fā)生過程中的形態(tài)學(xué)變化及具體分子機(jī)制，可以將其分為凋亡（Apoptosis），壞死樣凋亡(Necroptosis)，焦亡(Pyroptosis)，鐵死亡（Ferroptosis），自噬性死亡（Autophagic cell death）等死亡方式3,4。細(xì)胞死亡在機(jī)體抵抗病原體感染中發(fā)揮重要作用，是天然免疫應(yīng)答過程中的重要機(jī)制。被感染細(xì)胞的死亡對(duì)病原體感染的抑制是通過多個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)的：一方面，被感染細(xì)胞的死亡會(huì)使得病原體失去復(fù)制場(chǎng)所，直接暴露于巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞，進(jìn)而被這些免疫細(xì)胞識(shí)別并清除5,6；另一方面，被感染細(xì)胞的死亡伴隨著細(xì)胞內(nèi)容物的分泌與釋放，會(huì)誘發(fā)局部免疫炎癥反應(yīng)，在招募炎性細(xì)胞的同時(shí)，參與激活并調(diào)控獲得性免疫應(yīng)答6-10。在一些非感染的自發(fā)性炎癥疾病中往往伴隨著細(xì)胞死亡的現(xiàn)象，鑒于壞死樣凋亡強(qiáng)烈的促炎效應(yīng)，它是否參與自發(fā)性炎癥疾病過程？

在真核生物的基因組中，存在大量不編碼序列，其中就包含了一系列叫做內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(ERVs)的序列。其在人體內(nèi)含量豐富，含有不同家族，拷貝數(shù)眾多，大約占基因組的8-10%。ERVs類似于逆轉(zhuǎn)錄病毒，它的活躍會(huì)引起基因組不穩(wěn)定以及激活細(xì)胞內(nèi)固有免疫。為了維系細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，絕大多數(shù)ERVs需要被DNA甲基化或組蛋白H3K9位點(diǎn)三甲基化修飾，使其處于靜默狀態(tài)。作者發(fā)現(xiàn)在健康的腸干細(xì)胞中是通過SETDB1（H3K9位點(diǎn)三甲基化甲基化轉(zhuǎn)移酶）對(duì)ERV區(qū)域進(jìn)行特定的組蛋白三甲基化修飾從而抑制內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的激活，以保證基因組的穩(wěn)定性，維持腸干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)以及腸道上皮的完整性。而在炎性腸炎（Inflammatory bowel disease, IBD） 病人樣品中，SETDB1表達(dá)量在腸干細(xì)胞區(qū)域有明顯的下降。由于SETDB1在腸道干細(xì)胞區(qū)域特異性的高表達(dá)，在腸道上皮或者僅在腸道干細(xì)胞中敲除Setdb1后，小鼠腸道都會(huì)產(chǎn)生類似于人IBD的自發(fā)性炎癥。

通過對(duì)Setdb1 敲除以后一系列時(shí)間點(diǎn)的表達(dá)譜比較，作者發(fā)現(xiàn)再生型腸干細(xì)胞的基因Clu在Setdb1敲除后的第二天就開始高表達(dá)，表明Lgr5+干細(xì)胞死亡是腸道炎癥的早期事件。在IBD病人樣品中，SETDB1的表達(dá)和基因組的不穩(wěn)定性呈負(fù)相關(guān)；在敲除Setdb1的第二天，小鼠腸道隱窩（干細(xì)胞區(qū)域）細(xì)胞就出現(xiàn)基因組不穩(wěn)定性，由此，作者認(rèn)為Setdb1敲除引起的基因組不穩(wěn)定性和干細(xì)胞死亡是后期腸道炎癥的驅(qū)動(dòng)事件。

在鑒定哪一種細(xì)胞死亡類型的研究中，作者充分利用小鼠遺傳工具，發(fā)現(xiàn)只有在腸炎小鼠中將necroptosis通路中的RIP3或MLKL敲除，才能阻止腸道干細(xì)胞的死亡。經(jīng)典的壞死通路的信號(hào)來自于細(xì)胞外的腫瘤壞死因子（TNF）并依賴于RIP1的激酶活性。但是在離體類器官（organoid）培養(yǎng)中， RIP1激酶抑制劑并不能抑制Setdb1敲除organoid的解體排除經(jīng)典壞死通路的可能性。

在壞死樣凋亡中，RIP1和RIP3，RIP3和RIP3間通過兩者共有的RHIM結(jié)構(gòu)域相互結(jié)合。ZBP1是另外一個(gè)具有RHIM結(jié)構(gòu)域的蛋白。之前的工作發(fā)現(xiàn)少數(shù)病毒，比如流感病毒IAV，小鼠巨細(xì)胞病毒（MCMV）可以通過ZBP1激活壞死。在非感染情況下，ZBP1介導(dǎo)的壞死只有在RIP1 RHIM結(jié)構(gòu)域突變的小鼠上發(fā)現(xiàn)11，但是其生物學(xué)意義和機(jī)制仍是未知。3月17號(hào)的cell雜志報(bào)道了IAV激活ZBP1起始?jí)乃赖木唧w機(jī)制。Siddharth課題組發(fā)現(xiàn) IAV產(chǎn)生的ZRNA是促發(fā)壞死的死亡信號(hào)12。 本文作者通過對(duì)轉(zhuǎn)錄組的KEGG分析，發(fā)現(xiàn)在Setdb1敲除的腸干細(xì)胞中，有大量類病毒的積累。通過對(duì)結(jié)合在ZBP1上的核酸進(jìn)行測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)這些核酸是ERV RNA。ZBP1的N端有結(jié)合核酸的結(jié)構(gòu)域，如果將此結(jié)構(gòu)域剔除，Setdb1敲除導(dǎo)致的腸干細(xì)胞死亡可被抑制。由此，作者認(rèn)為，Setdb1的缺失使得ERV重新活躍，破壞了基因組的穩(wěn)定性，大量積累的ERV RNA作為死亡信號(hào)，結(jié)合并激活ZBP1啟動(dòng)壞死樣凋亡。

不論通過小分子化合物，還是遺傳上刪除Zbp1抑制壞死樣凋亡都能夠消除小鼠腸道自發(fā)性炎癥，這樣的結(jié)果證明了ZBP1介導(dǎo)的壞死在非感染性炎癥中重要病理作用。此外，通過與浙醫(yī)二院，福醫(yī)大附一院和中山六院的合作，在獲取的IBD病人的病理樣品和活檢樣品中發(fā)現(xiàn)SETDB1下調(diào)，ZBP1上調(diào)，基因組的不穩(wěn)定性發(fā)生以及細(xì)胞程序性壞死激活等證據(jù)，為研究成果的轉(zhuǎn)化提供了扎實(shí)的基礎(chǔ)。該研究提出內(nèi)源性的逆轉(zhuǎn)錄病毒是IBD自發(fā)性炎癥的來源，為IBD的成因提出一個(gè)新的機(jī)制，為靶向治療炎性腸道疾病提供了一個(gè)新的思路。

莫瑋教授課題組博士研究生王瑞聰、李洪達(dá)、蔡治煜和韓家淮院士課題組吳劍鋒助理教授為該論文共同第一作者；莫瑋教授和韓家淮院士為該論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廈門大學(xué)校長基金等基金的資助，在廈門大學(xué)完成。