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*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

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