靶向DNPH1治疗PARP抑制剂抵抗型肿瘤

撰文 | 雪月

责编 | 酶美

BRCA1和BRCA2基因表达产物是同源重组修复DNA双链断链所必需的。BRCA缺陷的细胞会因为DNA修复缺陷发生大量染色体重排。PARPi（poly(ADP-ribose) polymerase inhibitors）可以用来抑制BRCA缺陷的#肿瘤#细胞，现已用于乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌以及胰腺癌临床治疗。临床中在治疗初期表现良好，但是许多肿瘤会对PARPi抑制剂产生抵抗作用，导致肿瘤生长。因此亟待寻求增强PARPi治疗效果并克服耐药性的方法。

近日，来自英国弗朗西斯·克里克研究所的Stephen C. West团队在Science上发表题为Targeting the nucleotide salvage factor DNPH1 sensitizes BRCA-deficient cells to PARP inhibitors的文章。该研究发现靶向DNPH1可以增加BRCA缺陷肿瘤细胞对于PARP抑制剂的敏感性，为耐药细胞的治疗提供新的策略。

作者首先利用全基因组CRISPR-Cas9 screen方法在同源重组缺陷的eHAPMUS81/细胞中进行筛选，该细胞对PARP抑制剂olaparib高度敏感。筛选后发现排名最高的是DNPH1（(2-deoxynucleoside 5′-monophosphate N-glycosidase, 也被称为RCL）。DNPH1可以去除异常核苷酸，以阻止其渗入DNA中，被称为核酸清洁剂。敲除另外一个中核酸清洁剂IITPA (inosine triphosphatase)，作者发现也能够增加MUS81/对于olaparib的敏感性。其后，用几种BRCA缺失的肿瘤细胞系也验证了这一结果。

有研究发现在体外，DNPH1可以水解dNMPs（deoxyribonucleoside monophosphates 脱氧核糖核苷单磷酸）。但是其生物学靶标和功能都未知。为了探究这一问题，作者进行了基因组核苷代谢组学分析，结果显示在ITPA敲除的细胞基因组中脱氧肌苷含量明显增加。作者意外发现在DNPH1敲除的细胞基因组中hmdU（5-hydroxymethyl-deoxycytidine，5-羟甲基脱氧胞苷）明显增加，其他核苷无明显变化。hmdU是一种细胞毒性核苷，来源于胸腺嘧啶氧化性损伤或者由hmdC脱氨基产生。这些结果表明DNPH1作用于hmdUMP阻止其渗入基因组。接下来作者纯化了重组人DNPH1证实了DNPH1能够直接水解hmdUMP。利用BRCA缺失细胞和BRCA正常的细胞对比发现，hmdU可以增加BRCA缺失细胞对于PARPi的敏感性，这表明hmdU极具治疗潜力。

进一步，作者利用CRISPR-Cas9筛选发现SMUG1可以促进olaparib抵抗或者削弱hmdC对于同源重组缺陷细胞的抑制效果。作者发现DNPH1的缺失会因为复制应激而导致内源性DNA损伤。hmdC作用于细胞会导致细胞内双链DNA断裂增加，而这些表型会因为SMUG1的敲除而被反转。

为了探索是否能够利用化学抑制剂达到治疗效果，作者用DNPH1竞争性抑制剂DNPH1i（N6-benzyladenosine）来进行实验。作者发现hmdU或者DNPH1i单独使用效果甚微，而联合使用则可以明显抑制BRCA1缺失的细胞以及PARPi耐药的细胞。这也表明DNOH1抑制剂可用于增加BRCA缺陷细胞对于PARPi的敏感性以及hmdU的治疗效果。而在BRCA突变并DNPH1缺失的细胞中，DNPH1i与hmdU一起作用则无明显效果，这个实验证明了抑制剂靶向DNPH1而生效。

本研究通过筛选发现了BRCA缺陷肿瘤的新型潜在治疗靶点DNPH1，DNPH1竞争性抑制剂可以增加肿瘤细胞对PARPi的敏感性，减少药物抵抗，与hmdU联合使用则进一步增加治疗效果。肿瘤细胞快速增殖离不开稳定的核酸供应，核酸来自从头合成和拯救循环途径。细胞通常将带有表观遗传修饰的核苷酸排除在循环再利用之外，它们的命运尚未清晰。本项研究不仅发现了特殊修饰核苷酸的降解途径，并深入分析利用该途径增加PARPi治疗敏感的多个靶标。

原文链接：

/cgi/doi/10.1126/science.abb4542