颗粒酶
颗粒酶(Granzymes)系一类由激活的CD8+ T细胞及NK细胞分泌的丝氨酸蛋白酶,存储于细胞质内的促效应颗粒中。作为免疫杀伤的终末效应分子,颗粒酶在穿孔素(Perforin)的辅助下进入靶细胞,通过级联切割关键底物诱导细胞凋亡。人类基因组共编码 5 种颗粒酶(A, B, H, K, M),其中**颗粒酶 B** 是目前生物治疗领域公认的抗肿瘤效应强度最核心的生物标志物。
杀伤机制:协同入胞与程序化死亡
颗粒酶介导的靶细胞杀伤是一个高度有序的过程,其效能发挥完全依赖于免疫突触的建立:
- 协同转运: 当效应细胞识别靶细胞后,释放含有颗粒酶与穿孔素的囊泡。穿孔素在靶细胞膜上形成 $\text{Ca}^{2+}$ 依赖性的跨膜孔道,辅助颗粒酶进入胞质。
- 颗粒酶 B 路径: 作为促凋亡能力最强的亚型,它能直接切割 **Caspase-3** 诱导凋亡,或切割 **Bid** 生成 $tBid$,触发线粒体外膜渗透化(MOMP)并释放细胞色素 c。
- 颗粒酶 A 路径: 主要通过诱导单链 DNA 断裂及氧化损伤引发 Caspase 非依赖性死亡,与颗粒酶 B 形成功能互补,确保对凋亡逃逸型肿瘤的杀伤。
颗粒酶 A 与 颗粒酶 B 之生化特性对照
各亚型在底物偏好及致死机制上存在显著差异,共同构筑了肿瘤免疫监视的多维防御线:
| 特性维度 | 颗粒酶 A (GzmA) | 颗粒酶 B (GzmB) |
|---|---|---|
| 裂解位点 | 精氨酸/赖氨酸后 (Tryptase-like) | 天冬氨酸后 (Asp-ase) |
| Caspase 依赖性 | 非依赖型 | 高度依赖型 |
| 主要临床意义 | 诱导炎症与慢速死亡 | 快速、高效的抗肿瘤效应 |
临床转化:细胞治疗效能的精准度量
在现代辅助决策系统中,颗粒酶 B 的定量分析是评估 CAR-T 或 TCR-T 产品效价的关键:
- 效价评估: 利用流式细胞术或 ELISPOT 监测颗粒酶 B 的释放能级,可直接预测治疗细胞在体内的初试杀伤强度。
- 肿瘤微环境解析: TME 内的代谢重塑(如高乳酸环境)会显著抑制颗粒酶的转录与分泌,解析此机制有助于制定逆转耐药的联合治疗方案。
- 免疫监测新指标: 颗粒酶不仅是杀伤分子,其在血清中的水平变化亦可作为免疫检查点抑制剂产生临床响应的早期动力学指标。
参考文献
[1] Lieberman J. (2003). The ABCs of effector cells: defensins, granzymes, and perforin. Nature Reviews Immunology.
[学术点评]:该综述系统奠定了细胞毒性分子作用的分子生物学基础,详述了颗粒酶在免疫效应中的级联逻辑。
[2] Trapani J A, Smyth M J. (2002). Functional significance of the perforin/granzyme cell death pathway. Nature Reviews Immunology.
[学术点评]:揭示了穿孔素-颗粒酶路径在维持免疫稳态与清除肿瘤克隆中的决定性作用。
[3] Lord S J, et al. (2003). Granzyme B: a natural born killer. Immunological Reviews.
[学术点评]:深度剖析了颗粒酶 B 诱导凋亡的多条分子路径,是理解 CTL 杀伤机制的核心文献。
[4] Voskoboinik I, et al. (2015). Perforin and granzymes: function, dysfunction and human pathology. Nature Reviews Immunology.
[学术点评]:回顾了颗粒酶功能缺陷引发的临床病理,为细胞治疗产品的质量标准制定提供了遗传学证据。