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被收录不等于被证实:综述为38个ATP诱导细胞死亡核心基因评估循证等级,并发布公开基因资源库

Peer-Reviewed Publication

Medicine Discovery

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A selection of major milestones in the study of extracellular ATP-mediated cell death and AICD is presented. The timeline summarizes the independent discovery and early biochemical characterization of ATP, the subsequent proposal of ATP-mediated energy transfer and the purinergic neurotransmission hypothesis, the evolving understanding of the roles of extracellular ATP in membrane permeabilization and cell death, the identification of P2X7 receptor- and inflammasome-associated mechanisms, the expansion of AICD mechanisms and their cancer-related translational relevance, and the conceptualization of AICD, its extension across disease contexts, and the proposal of the AICD–AICS continuum framework. The figure is designed to capture the historical trajectory and conceptual development of AICD-related research. The cited studies represent selected milestones rather than an exhaustive review of research in this area.

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Credit: Doblin Sandai, Wangzheqi Zhang, Xiaokun Li and Hao Pan / Medicine Discovery

Medicine Discovery最新发表的一篇综述为ATP诱导细胞死亡框架引入四级证据分级体系,结果显示:38个AICD-Core基因中,17个有直接实验证据支持,11个为间接支持,6个仅有情境依赖性或机制支持性证据,另有4个目前证据不足

ATP最为人熟知的身份是细胞的"能量货币"。然而,当细胞在损伤、炎症或应激状态下将其释放到细胞外,ATP同时成为一种损伤相关信号,参与细胞间通讯与免疫调控,并在特定情况下决定细胞的存亡。当细胞外ATP异常蓄积、嘌呤能受体被过度激活,或细胞内ATP稳态被显著扰动时,细胞可能由适应转向不可逆损伤与死亡。近十余年来,上述过程被归入同一个概念标签——ATP诱导细胞死亡(ATP-induced cell death,AICD),并日益汇聚成一份经过人工整理的候选基因清单。

问题恰恰出在这份清单上。现有的调控性细胞死亡相关基因、通路与疾病关联数据库(如XDeathDB、RCDdb和FerrDb V3),主要围绕已界定的细胞死亡方式组织数据,而非围绕可能先于这些死亡方式出现的上游ATP异常。随着ATP相关基因集不断扩充,"被数据库收录"被误读为"该基因已被证实驱动ATP诱导细胞死亡"的风险也随之上升。

Medicine Discovery最新发表的一篇综述正是针对这一空白。该综述并未再添加一份候选基因清单,而是系统梳理了AICD的作用机制、对每个核心基因的研究证据强度与直接性逐项评分,并介绍了与这一框架配套的公开数据库ATPexGen。

AICD是一个框架,而非某种单一的死亡程序

作者将AICD界定为一个可操作的概念框架,而非一种可与其他死亡方式并列的独立细胞死亡类型。文章指出,AICD并非平行于凋亡、焦亡、坏死性细胞死亡或铁死亡的一种独立细胞死亡方式,而是涵盖上游ATP异常以及伴随多种细胞死亡结局的细胞应激。换言之,把AICD统合起来的起点是异常的ATP,而非某种特定的结局。

基于现有证据,该综述归纳出AICD的两条总体路径。其一是细胞外ATP过度蓄积并作用于嘌呤能受体:P2受体,尤其是P2X7受体(P2X7R),可对高浓度细胞外ATP作出响应,引发跨膜离子流、膜通透性改变以及下游炎症或死亡相关信号。其二是细胞内ATP稳态的破坏,与能量平衡紊乱、线粒体功能障碍、内质网应激及氧化还原失衡相关。两条路径并非互斥,可通过相互重叠的应激与死亡应答通路共同发挥作用。

在这些触发因素的下游,该综述描绘的是一张网络,而非一条线性通路。持续的P2X7R刺激可引起钙离子内流与钾离子外流,并提高膜通透性;膜蛋白PANX1与ANO6/TMEM16F分别参与ATP释放与磷脂翻转,而PANX1依赖的ATP释放还可进一步放大局部嘌呤能信号。由STIM1与ORAI1介导的钙库操纵性钙内流维持细胞内钙水平持续升高,ROCK1依赖的细胞骨架重塑则参与濒死细胞的膜起泡过程。炎症小体激活——其中NLRP3是特征最明确的ATP响应性感受器,NLRP1在特定细胞情境下亦有贡献——以及下游caspase信号进一步拓宽了结局谱:caspase-1主要与炎症小体相关的炎性细胞死亡相关,而caspase-3、caspase-7与caspase-8则多参与凋亡或相互重叠的死亡应答。线粒体功能障碍、BAX依赖的信号、细胞色素c释放、活性氧以及谷胱甘肽与硫氧还蛋白抗氧化缓冲能力受损,则构成第二个汇聚点。

作者指出,决定性的变量是情境。哪一机制占主导,取决于细胞类型、受体的表达水平、ATP浓度与暴露时长,以及下游应激与死亡应答通路的状态。文章指出,这些情境依赖性机制并非导向某种单一确定的细胞死亡表型,而可能导致凋亡、焦亡、坏死、铁死亡或其他形式的细胞死亡。

将数据库分类与证据强度区分开来

该综述在方法层面的核心贡献,是一套四级序数式证据评分体系,并据此对AICD-Core基因集中的38个基因逐项评分。评分为3分,表示有直接实验证据将ATP相关扰动与某种细胞死亡表型相联系;2分表示存在支持ATP相关细胞死亡机制的间接实验证据;1分表示证据具有情境依赖性,或仅有机制层面的支持作用;0分则表示目前证据不足以确立该基因与ATP相关细胞死亡之间的明确关联。

在38个核心基因中,评分结果并不均衡。17个基因获得3分,涵盖ATP感知与膜重塑、炎症小体激活、caspase信号、氧化应激与应激响应性激酶通路等多个机制层面,包括P2RX7、PANX1、ANO6、NLRP3、NLRP1、CASP1、CASP3、CASP9,丝裂原活化蛋白激酶MAPK1、MAPK3、MAPK8、MAPK14与MAP3K5,以及CYBB、P2RX4和P2Y受体P2RY2、P2RY11。11个基因获得2分,包括BAX、CYCS、CASP7、CASP8、ROCK1、TNF及若干P2X与P2Y受体。6个基因获得1分,即ORAI1、STIM1、P2RX3、P2RY4、P2RY6与P2RY14;另有4个基因获得0分:MYL9、P2RY5、CCNE2与CCND2。

作者明确指出,这些分级并非对生物学重要性的排序。文章强调,核心基因身份不应被理解为意味着每个基因都已被证实直接参与ATP诱导细胞死亡。Core/Extended之分反映的是数据库的人工整理框架,依据的是机制相关性与可获得的基因层面信息,而非依据事先设定的定量证据阈值。该综述主张,把较弱的关联明确标示出来,比假定所有核心基因都具有同等证据支持更有价值:4个0分记录指向的是需要进一步核实的条目,随着新的实验证据出现,它们可能被保留、重新归类或剔除。

该综述同时划清了ATP本身与相关核苷酸之间的界限。若干P2Y受体更易被ADP、UTP、UDP或UDP-糖激活,而非被ATP激活,因此其参与属于"核苷酸相关"而非"ATP特异"。作者指出,这些关联对于识别潜在相关的机制界面仍有参考价值,但不应被等同于直接的AICD证据。

一个可检索的资源,同时事先言明其边界

相关基因集汇集于ATPexGen数据库,它属于ATPexSenDB体系(http://www.atpexsendb.com/)的一部分,该体系还包含一个面向ATP诱导细胞衰老的配套数据库。ATPexGen v1.0于2026年5月发布,截至2026年8月4日,收录38个AICD-Core基因与216个AICD-Extended基因。用户可按基因符号或关键词检索,按六类机制类别筛选基因——嘌呤能受体、离子失衡、线粒体功能障碍、内质网应激、炎症小体激活与膜破裂——并获取基因符号、AICD模块、细胞死亡功能与ATP相关机制等条目级注释。Core与Extended数据集均可以CSV、TXT与JSON格式下载,当前筛选结果还可导出为Excel文件,用于功能富集分析、网络分析与候选基因筛选。

该综述同时明确了这一资源的使用边界。文献为叙述性综合而非系统性综述;由于基因库是迭代建立的,无法可靠重建单一的回溯检索日期或完整的布尔检索策略。分子关系以保守的叙述性机制注释形式记录,而非以带有调控极性判定的结构化互作字段呈现,因此不应被解读为覆盖PubMed全库的完整互作图谱。当前版本也尚未把所有与证据相关的信息都呈现为统一结构的条目级字段,基因层面的更新日期未能以一致可检索的方式留存。

尤为重要的是,作者提醒不应把"被收录"当作因果关系的证明。文章强调,无论数据库收录还是机制注释,都不应被视为任何单个基因在各类疾病、细胞类型或实验模型中具有AICD因果作用的确定性证据。

下一步

作者表示,未来的整理更新将以证据积累是否充分为驱动,而非固定的日历周期。新的候选基因将依据其ATP相关机制相关性以及可获得基因层面证据的强度与直接性接受评估。对核心AICD机制支持更强的候选基因,一般考虑纳入AICD-Core;关联较为宽泛、间接或依赖情境者,通常保留在AICD-Extended;尚未定论的候选基因则持续处于待审状态,而不被赋予确定性分类。证据评分将作为结构化的证据层级之一,用于在未来版本中重新评估Core/Extended分类,而非用于回溯性地重新界定v1.0基因集;每个版本都将记录基因的新增、删除、重新分类与重大注释变更,使基因层面的变化可溯源。

该综述还指出,最有可能推动本领域进步的,是那些将明确的ATP扰动、基因层面的定向操控与标准化的细胞死亡终点直接联系起来的实验,以及在ATP浓度、暴露时间、细胞类型、代谢状态与细胞死亡检测方法方面更为一致的报告规范。作者认为,此类证据有助于将AICD的直接介导者与下游修饰因素及更广泛的核苷酸相关机制区分开来。

作者在结论中指出,因此,将数据库分类与证据强度区分开来,可能有助于更准确地解读基因与AICD之间的关联,并为后续验证指出优先方向。需要说明的是,本文为综述,未报告新的实验数据,也未确立新的因果关系;文中证据评分体现的是作者对已发表文献的保守评估,不能替代实验验证。

文章信息

ATP-Induced Cell Death: Mechanistic Framework, Evidence-Graded Gene Landscape, and the ATPexGen Resource.

Medicine Discovery, 2026.

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S3117928226000032

DOI:10.1016/j.medd.2026.100003

期刊简介

Medicine Discovery(ISSN: 3117-9282)是由南方医科大学珠江医院主办、与科爱(KeAi)合作出版、通过ScienceDirect平台全球发行的同行评审国际开放获取期刊。期刊致力于发表连接机制发现与临床实施的高质量转化医学研究,设有五个栏目,涵盖机制与系统医学、转化与临床研究、数字医疗与数据驱动型医疗保健、治疗创新与生物医学工程,以及方法学、标准与实施科学。

官网:https://www.sciencedirect.com/journal/medicine-discovery

投稿:https://www.editorialmanager.com/medd/default2.aspx

 


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