铁死亡作为一种新的细胞死亡形式，近年来颇受研究人员的追捧。我们拟出一期专题，细细梳理铁死亡的前世今生，以期加深大家对铁死亡的了解。
铁死亡这一概念来自2012年一篇Cell文章《Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death》。
这是铁死亡以“Ferroptosis”的名义首次公开亮相。实际上，铁死亡的“诞生”可以追溯到更早时间。
今天，我们结合作者（Brent R Stockwell）发文，来了解下铁死亡的发现之旅。
早在1999年，作者就致力于对分子靶向药物的研究。
分子靶向药物的开发通常有两种策略，一种是将小分子设计成针对某种特定活性位点，从而抑制致癌蛋白的活性；另一种是通过大规模药物筛选，发现针对特定基因的药物。
作者基于第二种策略，通过构建表达RAS工程瘤细胞来筛选靶向RAS的小分子药物，他们在2003年发表于Cancer Cell的文章《Identification of genotype-selective antitumor agents using synthetic lethal chemical screening in engineered human tumor cells》
文章介绍到，发现了Erastin可以对表达Small T oncoprotein 和oncogenic RAS的工程瘤细胞选择性致死，同时指出由Erastin诱发的细胞死亡是一种非凋亡的细胞死亡。
既然如此，能否在这上面做文章呢？答案是肯定的。
2007年作者在Nature上发表文章《RAS–RAF–MEK-dependent oxidative cell death involving voltage-dependent anion channels》
证明了Erastin激活一种迅速的氧化型且非凋亡形式的细胞死亡，其作用机制涉及RAS-RAF-MEK信号通路。
为了进一步探究作用机制，作者采用了双管齐下的策略：一方面通过药物筛选，寻找抑制Erastin药理作用的化合物；另一方面通过亲和纯化和质谱寻找Erastin靶向结合的蛋白。最终发现抗氧化剂可以阻止Erastin诱导的细胞死亡，且Erastin通过线粒体电压依赖性阴离子通道VDAC起作用。
关于这篇Nature文章，笔者认为有以下优点（抛砖引玉，欢迎指正）
1.文章思路清晰：表型-机制-靶点-对靶点多角度验证
2.标新立异：拒绝RAS-RAF-MEK通路上反复纠缠，着眼于Erastin和VDAC间的联系。不是说RAS-RAF-MEK不好，而是研究比较烂熟，难以出彩，后者显然新颖度更高。
3.突出卖点：非凋亡性细胞死亡
微瑕之处：
1.Figure并不精美
2.未阐明深刻的调控机制：尽管证明了这种非凋亡性细胞死亡与RAS-RAF-MEK和VDAC相关，但更细致的调控机制不清（类似凋亡的程序化调控机制：通过外源或内源性途径激活Caspase级联反应，切割细胞内关键蛋白，最终导致细胞结构和功能崩解，这种细致程序化机制）
但瑕不掩瑜，总体来说四个字评价，大巧不工！
科研永不止步，有了上述发现，作者在后续的研究中将更多的精力聚焦在非凋亡性细胞死亡上，由于Erastin药物是在携带RAS的工程瘤细胞中筛选得到。
作者沿袭这一策略，发现了另一化合物RSL3，并发表文章《Synthetic Lethal Screening Identifies Compounds Activating Iron Dependent, Nonapoptotic Cell Death in Oncogenic RAS Harboring Cancer Cells》
作者介绍到，与筛选Erastin相比，他们改进了工程瘤细胞的构建体系，采用了更加新颖的小分子药物库，筛选到两种小分子RSL3和RSL5，与前期工作类似，他们用筛选出能抑制RSL3和RSL5对细胞杀伤的小分子，发现半胱天冬氨酸酶抑制剂（z-VAD-fmk，Boc-D-fmk为常用的凋亡抑制剂）无法有效抑制RSL3和RSL5对细胞的杀伤作用，说明RSL3和RSL5诱导的细胞死亡是非凋亡性的。
而RAS信号通路的上游调节剂SRC激酶抑制剂（SU6656）和MEK1/2 抑制剂 （U0126）能阻断RSL3和RSL5诱导的细胞死亡，其他RAS下游信号阻断剂PI3K抑制剂（wortmannin），mTOR抑制剂（雷帕霉素）和MAPK抑制剂（SB203580）均对RSL5和RSL3无阻断作用，表明是RAS-RAF-MEK 依赖性，而非其他RAS下游信号。RAS信号参与铁转运相关基因如TfR1, FTH, FTL的调控，作者也同样进行了验证。
另外，还发现铁螯合剂和抗氧化剂能够抑制RSL3和RSL5诱导的细胞死亡，表明是铁依赖性氧化。
由于在Erastin的研究中发现VDAC是重要的靶点，作者进一步验证VDAC是否同样作为RSL3和RSL5的重要靶点。有趣的是，作者发现RSL5发挥致死作用依赖VDAC，而RSL3独立于VDAC发挥作用，暗示这些化合物靶向的氧化、非凋亡细胞死亡途径不局限于VDAC 的参与，很可能在其他条件下也被激活。
至此，由Erastin，RSL3和RSL5诱导的基于 RAS-RAF-MEK信号通路的铁离子依赖，氧化性的非凋亡细胞死亡主体特征基本呈现。这部分工作作者发表在Chemistry & biology，影响因子并不高。当然喽，故事到这里并没有结束，在2012年，作者在Cell杂志上正式提出了铁死亡，《Ferroptosis: An Iron-Dependent Form of Non-Apoptotic Cell Death》
作者在文章中介绍到，Ras突变在肿瘤中约占30%，他们鉴定出两种结构不相关，但对Ras突变细胞有选择性致死作用的药物Erastin和RSL3。有意思的是，作者发现这两种药物诱导的细胞死亡并不具备凋亡特征，而是由铁离子依赖，脂质过氧化驱动的新型细胞死亡形式。文章对前期工作进行了总结并升华，仔细阅读，我们会发现作者思路中非常巧妙的地方。限于篇幅，我们下期接着聊。
参考文献：
1.Dixon, S. J.; Lemberg, K. M.; Lamprecht, M. R.; Skouta, R.; Zaitsev, E. M.; Gleason, C. E.; Patel, D. N.; Bauer, A. J.; Cantley, A. M.; Yang, W. S.; Morrison, B., 3rd; Stockwell, B. R., Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell 2012, 149 (5), 1060-72.
2.Dolma, S.; Lessnick, S. L.; Hahn, W. C.; Stockwell, B. R., Identification of genotype-selective antitumor agents using synthetic lethal chemical screening in engineered human tumor cells. Cancer Cell 2003, 3 (3), 285-96.
3.Yang, W. S.; Stockwell, B. R., Synthetic lethal screening identifies compounds activating iron-dependent, nonapoptotic cell death in oncogenic-RAS-harboring cancer cells. Chem. Biol. 2008, 15 (3), 234-45.
4.Yagoda, N.; von Rechenberg, M.; Zaganjor, E.; Bauer, A. J.; Yang, W. S.; Fridman, D. J.; Wolpaw, A. J.; Smukste, I.; Peltier, J. M.; Boniface, J. J.; Smith, R.; Lessnick, S. L.; Sahasrabudhe, S.; Stockwell, B. R., RAS-RAF-MEK-dependent oxidative cell death involving voltage-dependent anion channels. Nature 2007, 447 (7146), 864-8.
