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BRCA1和BRCA2基因表達(dá)產(chǎn)物是同源重組修復(fù)DNA雙鏈斷鏈所必需的。BRCA缺陷的細(xì)胞會(huì)因?yàn)镈NA修復(fù)缺陷發(fā)生大量染色體重排。PARPi（poly(ADP-ribose) polymerase inhibitors）可以用來(lái)抑制BRCA缺陷的腫瘤細(xì)胞，現(xiàn)已用于乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌以及胰腺癌臨床治療。臨床中在治療初期表現(xiàn)良好，但是許多腫瘤會(huì)對(duì)PARPi抑制劑產(chǎn)生抵抗作用，導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)。因此亟待尋求增強(qiáng)PARPi治療效果并克服耐藥性的方法。

近日，來(lái)自英國(guó)弗朗西斯·克里克研究所的Stephen C. West團(tuán)隊(duì)在Science上發(fā)表題為T(mén)argeting the nucleotide salvage factor DNPH1 sensitizes BRCA-deficient cells to PARP inhibitors的文章。該研究發(fā)現(xiàn)靶向DNPH1可以增加BRCA缺陷腫瘤細(xì)胞對(duì)于PARP抑制劑的敏感性，為耐藥細(xì)胞的治療提供新的策略。

作者首先利用全基因組CRISPR-Cas9 screen方法在同源重組缺陷的eHAPMUS81−/−細(xì)胞中進(jìn)行篩選，該細(xì)胞對(duì)PARP抑制劑olaparib高度敏感。篩選后發(fā)現(xiàn)排名最高的是DNPH1（(2'-deoxynucleoside 5′-monophosphate N-glycosidase, 也被稱(chēng)為RCL）。DNPH1可以去除異常核苷酸，以阻止其滲入DNA中，被稱(chēng)為核酸清潔劑。敲除另外一個(gè)中核酸清潔劑IITPA(inosine triphosphatase)，作者發(fā)現(xiàn)也能夠增加MUS81−/−對(duì)于olaparib的敏感性。其后，用幾種BRCA缺失的腫瘤細(xì)胞系也驗(yàn)證了這一結(jié)果。

有研究發(fā)現(xiàn)在體外，DNPH1可以水解dNMPs（deoxyribonucleoside monophosphates 脫氧核糖核苷單磷酸）。但是其生物學(xué)靶標(biāo)和功能都未知。為了探究這一問(wèn)題，作者進(jìn)行了基因組核苷代謝組學(xué)分析，結(jié)果顯示在ITPA敲除的細(xì)胞基因組中脫氧肌苷含量明顯增加。作者意外發(fā)現(xiàn)在DNPH1敲除的細(xì)胞基因組中hmdU（5-hydroxymethyl-deoxycytidine，5-羥甲基脫氧胞苷）明顯增加，其他核苷無(wú)明顯變化。hmdU是一種細(xì)胞毒性核苷，來(lái)源于胸腺嘧啶氧化性損傷或者由hmdC脫氨基產(chǎn)生。這些結(jié)果表明DNPH1作用于hmdUMP阻止其滲入基因組。接下來(lái)作者純化了重組人DNPH1證實(shí)了DNPH1能夠直接水解hmdUMP。利用BRCA缺失細(xì)胞和BRCA正常的細(xì)胞對(duì)比發(fā)現(xiàn)，hmdU可以增加BRCA缺失細(xì)胞對(duì)于PARPi的敏感性，這表明hmdU極具治療潛力。

進(jìn)一步，作者利用CRISPR-Cas9篩選發(fā)現(xiàn)SMUG1可以促進(jìn)olaparib抵抗或者削弱hmdC對(duì)于同源重組缺陷細(xì)胞的抑制效果。作者發(fā)現(xiàn)DNPH1的缺失會(huì)因?yàn)閺?fù)制應(yīng)激而導(dǎo)致內(nèi)源性DNA損傷。hmdC作用于細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)雙鏈DNA斷裂增加，而這些表型會(huì)因?yàn)镾MUG1的敲除而被反轉(zhuǎn)。

為了探索是否能夠利用化學(xué)抑制劑達(dá)到治療效果，作者用DNPH1競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑DNPH1i（N6-benzyladenosine）來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。作者發(fā)現(xiàn)hmdU或者DNPH1i單獨(dú)使用效果甚微，而聯(lián)合使用則可以明顯抑制BRCA1缺失的細(xì)胞以及PARPi耐藥的細(xì)胞。這也表明DNOH1抑制劑可用于增加BRCA缺陷細(xì)胞對(duì)于PARPi的敏感性以及hmdU的治療效果。而在BRCA突變并DNPH1缺失的細(xì)胞中，DNPH1i與hmdU一起作用則無(wú)明顯效果，這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了抑制劑靶向DNPH1而生效。

本研究通過(guò)篩選發(fā)現(xiàn)了BRCA缺陷腫瘤的新型潛在治療靶點(diǎn)DNPH1，DNPH1競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑可以增加腫瘤細(xì)胞對(duì)PARPi的敏感性，減少藥物抵抗，與hmdU聯(lián)合使用則進(jìn)一步增加治療效果。腫瘤細(xì)胞快速增殖離不開(kāi)穩(wěn)定的核酸供應(yīng)，核酸來(lái)自從頭合成和拯救循環(huán)途徑。細(xì)胞通常將帶有表觀遺傳修飾的核苷酸排除在循環(huán)再利用之外，它們的命運(yùn)尚未清晰。本項(xiàng)研究不僅發(fā)現(xiàn)了特殊修飾核苷酸的降解途徑，并深入分析利用該途徑增加PARPi治療敏感的多個(gè)靶標(biāo)。