(资料图片仅供参考)
*仅供医学专业人士阅读参考在DNA遭受化学物质、辐射、环境压力等损害后，为确保基因组的稳定性，细胞具备一套检修安全措施——DNA损伤应答（DDR），对于细胞内稳态来说至关重要。DDR缺陷可能导致许多疾病的发生，比如癌症。然而，当正常细胞沦陷后，同样需要DDR来保命。由于许多内在和外部因素，肿瘤细胞也在不断遭受DNA损伤，DDR有助于肿瘤细胞维持快速增殖并诱导治疗耐药性。因此，DDR成为癌症研究领域的焦点，是个有极具吸引力的治疗靶点。例如靶向DNA修复酶PARP的抑制剂，目前已被批准用于治疗BRCA突变的卵巢癌和乳腺癌。尽管如此，PARP抑制剂的耐药性以及在肝细胞癌（HCC）等其它癌症类型中的疗效，仍然处于瓶颈。近日，上海交通大学医学院附属仁济医院的刘艳丰团队在《肝病学》期刊上发表的最新论文，找到了增强PARP抑制剂敏感性的新方法[1]。他们发现，组蛋白甲基转移酶KMT5C通过激活DNA同源重组修复等通路，帮助肝细胞癌细胞免于遭受治疗、环境变化等应激条件造成的DNA损伤，帮助肿瘤细胞存活。KMT5C抑制剂与PARP抑制剂联合治疗，可以有效使得肿瘤细胞对受损DNA失守，抑制肝细胞癌小鼠的肿瘤生长。论文首页截图癌症进展过程中，肿瘤细胞会发生表观遗传学改变，以应对治疗等各种生存压力，这带来了治疗耐药性、疗效不佳的问题。在这项研究中，刘艳丰等人便试图找到在肝细胞癌（HCC）进展中发挥关键作用的表观遗传调控因子。基于TCGA、GEO、PANCAN等数据库进行分析，研究者们发现，组蛋白甲基化转移酶KMT5C在肝细胞癌组织中显著上调表达，较高水平的KMT5C与更高级别的肝细胞癌、患者总生存率下降相关。KMT5C水平与肝癌患者分期和预后相关体外实验结果显示，KMT5C的表达上调，属于肿瘤细胞（Huh7细胞系）响应环境应激的保护机制，能够挽救葡萄糖匮乏、雄激素缺乏等环境压力对细胞存活的不利影响。利用遗传学方法过表达KMT5C，可以促进肿瘤细胞的存活和迁移，敲除则反之。在异种移植瘤或自发肝细胞癌小鼠模型实验中，研究者们验证了KMT5C的促肿瘤效果。与肿瘤细胞表达缺失KMT2C的小鼠相比，过表达KMT2C的小鼠健康状况较差，肝脏重量、肿瘤数目、最大肿瘤直径和肿瘤负荷都显著更高。拥有KMT5C使肝细胞癌细胞生长得更加猖狂接下来，研究者们基于TCGA的数据进行基因富集分析发现，DNA同源重组（HR）、DNA错配修复、DNA复制、细胞周期等DDR相关通路，在高表达KMT5C的肝细胞癌细胞中富集。另外，他们观察到，KMT5C敲除会导致细胞周期中的G2/M检查点受损，对此进行探索发现，KMT5C确实能够激活G2期发生的同源重组修复通路。使用免疫共沉淀、液相色谱串联质谱等技术，研究者们发现KMT5C与DNA修复蛋白RAD51之间具有相互作用，并鉴定其相互作用的的特定结构域。在肿瘤细胞核中，KMT5C与RAD51共定位，特别是在诱导DNA损伤时，两者相互作用加强。进一步研究表明，KMT5C与RAD51结合，能够促使RAD51与另一种DNA修复蛋白RAD54形成复合物，从而促进DNA修复。这个过程依赖于KMT5C的甲基转移酶活性，但并非通过直接甲基化RAD51来调节其功能。不仅如此，体外实验和自发肝细胞癌小鼠模型实验结果显示，RAD51的沉默或敲除消除了KMT5C促进肿瘤生长和迁移的效应，限制肿瘤生长；过表达RAD51则会加剧小鼠肿瘤生长，敲除KMT5C能够削弱这个效果。也就是说，KMT5C的促肿瘤效应取决于RAD51，KMT5C通过RAD51-RAD54复合体来帮助肿瘤细胞存活，免于DNA损伤和细胞死亡。RAD51在KMT5C促进的肝癌细胞增殖和迁移中发挥重要作用最后，研究者们对KMT5C的治疗潜力进行评估。基于中国学者构建的肝癌细胞模型库（LIMORE）进行分析，他们发现，KMT5C尤其在耐药性肝癌细胞中高表达。这再次说明，KMT5C正是肝癌细胞抵抗治疗的特殊手段。另一方面，之前有研究表明，RAD51富集水平可以反映肿瘤细胞对PARP抑制剂的耐药性[2]。这使研究者们想到，能否通过抑制KMT5C来解决掉RAD51这个麻烦，提高PARP抑制剂治疗敏感性。在异种移植瘤或自发肝细胞癌小鼠模型实验中，相较于KMT5C抑制剂（A196）或PARP抑制剂（奥拉帕利）单独治疗，联合治疗更有效，能够明显抑制肿瘤生长，并导致肿瘤细胞发生更多的DNA损伤。在治疗结束后，对小鼠的肝、脾、肾、肺等样本进行采集和组织学分析，结果显示没有异常，提示KMT5C抑制剂和PARP抑制剂的单独治疗或联合治疗具有良好的安全性。联合治疗效果更好总体来说，DNA修复缺陷会引起癌症基因组不稳定性，这为我们提供了机会。在这项研究中，刘艳丰团队破解了肝癌细胞应对DNA损伤的一种方式，并发现KMT5C抑制剂可以增强其它诱DNA损伤的治疗效果，为肿瘤治疗提供了新的策略。参考文献：[1]/hep/Abstract/9900/Histone_methyltransferase_KMT5C_drives_liver.530.aspx[2]Cruz C, Castroviejo-Bermejo M, Gutierrez-Enriquez S, Llop-Guevara A, IbrahimYH, Gris-Oliver A, Bonache S, et al. RAD51 foci as a functional biomarker ofhomologous recombination repair and PARP inhibitor resistance in germlineBRCA-mutated breast cancer. Ann Oncol 2018;29:1203-1210.本文作者丨张艾迪
关键词：
