DNA损伤修复相关通路的合成致死靶点研究及其在卵巢癌中的应用和前景

DNA损伤引发细胞启动一系列DNA损伤应答(DNA damage response,DDR),包括DNA损伤修复、细胞周期检查点激活、细胞周期阻滞、各种细胞内信号转导途径的活化和细胞凋亡等。DNA损伤修复(DNA damage repair)是细胞维持基因组稳定性的重要机制,于2015年获得诺贝尔化学奖。DNA损伤修复途径主要包括:碱基切除修复(base-excision repair,BER)、核苷酸切除修复(nucleotide excision repair,NER)、错配修复(mismatch repair,MMR)、同源重组(homologous recombination,HR)和非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)等,分别在DNA单链断裂(single-strand break,SSB)或双链断裂(double-strand break,DSB)等损伤修复中发挥重要作用。DNA损伤修复缺陷与肿瘤发生发展密切相关,同时也是肿瘤治疗的重要靶点。DNA损伤修复通路的多聚ADP核糖聚合酶(poly-ADP-ribose polymerase,PARP)与乳腺癌易感基因BRCA 1/2等存在合成致死(synthetic lethality)作用,使PARP抑制剂(PARP inhibitor,PARPi)成为第一个也是目前唯一上市的肿瘤治疗合成致死靶药。PARPi在卵巢癌及多种实体瘤治疗中疗效良好,使DNA损伤修复及相关DDR通路的合成致死靶药研发成为热点,其他在研靶点主要包括:共济失调毛细血管扩张突变蛋白(ataxia telangiectasia-mutated protein,ATM)、共济失调毛细血管扩张与RAD3相关蛋白(ataxia telangiectasia and Rad3 related protein,ATR)、DNA依赖性蛋白质激酶催化亚单位(DNA-dependent protein kinase catalytic subunit,DNA-PKcs)、细胞周期检测点激酶1(checkpoint kinase1,CHK1)、细胞周期检测点激酶2(checkpoint kinase 2,CHK2)、阻止有丝分裂的蛋白质激酶WEE1等。PARPi与其他DDR靶药、抗血管生成药物及免疫检查点抑制剂的联用,有可能成为克服PARPi耐药、提高疗效的有效手段和发展前景。本文针对DNA损伤修复及相关DDR通路的关键分子和潜在肿瘤治疗靶点进行综述,阐述了DNA损伤修复相关通路的合成致死靶点研究及在卵巢癌的应用和前景,为基础研究及临床应用提供指导。

PSME2和STAT3双重抑制通过合成致死效应诱导食管鳞癌细胞死亡

蛋白酶体激活物复合物亚基2(proteasome activator complex subunit 2,PSME2)表达异常与多种肿瘤发生发展密切相关,但在食管鳞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)中功能及临床意义尚不明确。本研究分析了TCGA-ESCC和GSE53625数据库中ESCC转录物组数据,发现PSME2高表达组ESCC患者预后不良,且ESCC组织中PSME2蛋白表达水平高于癌旁组织。沉默KYSE30细胞和NE6-T细胞中PSME2表达,ESCC细胞的增殖、侵袭、迁移和克隆能力均显著下降,同时伴随着LC3-II/LC3-I蛋白表达明显升高、p62蛋白表达降低和自噬激活。GSEA富集分析表明,PSME2低表达组IL-6/STAT3信号通路激活,沉默KYSE30细胞和NE6-T细胞诱导了IL-6分泌和p-STAT3表达增加。上述PSME2沉默诱导的分子变化,能够被LMT28或WP1066逆转。PSME2沉默联合WP1066,使KYSE30与NE6-T细胞培养上清中LDH含量明显升高,Calcein/PI染色表明,死亡细胞率分别为36.69%和32.55%,显著高于PSME2沉默(6.78%和6.74%)或WP1066单独处理组(18.34%和9.70%)。本研究表明,PSME2促进ESCC恶性进展,PSME2沉默通过IL-6/STAT3信号通路代偿性激活ESCC自噬,联合PSME2沉默和STAT3抑制通过合成致死效应诱导食管鳞癌细胞死亡,表明PSME2是ESCC潜在分子治疗靶点,联合抑制PSME2和STAT3是ESCC治疗的新选择。

DNA聚合酶θ的合成致死作用研究

利用合成致死(SL)作用治疗癌症可能会成为一种有效且对患者安全的方案。在诱导合成致死效应的众多因素中,参与DNA修复的因素是最密切相关的。当一个经典的DNA双链断裂(DSB)修复途径发生突变时,替代途径可能是消除肿瘤细胞的靶标。目前,抑制缺乏经典修复途径肿瘤细胞中的RAD52和/或PARP1一直是诱导合成致死作用的潜在靶标,但是,常用的PARP1抑制剂(PARPi)的耐药性是制定治疗方案的最大障碍。由POLQ基因编码的DNA聚合酶θ(Polθ)介导的末端连接(TMEJ)在另一种DSB修复途径起关键作用。因此,它是治疗具有同源重组修复(HRR)缺陷肿瘤的潜在靶点,抑制其活性可以诱导SL。在本综述中,主要讨论了基于靶点Polθ合成致死性的抗癌疗法的现状。

突变型p53与其合成致死基因的研究进展

恶性肿瘤的靶向治疗已经成为现阶段肿瘤治疗的热点。随着人们对癌基因认知的加深,借助合成致死的方法靶向治疗肿瘤已成为针对肿瘤特异性治疗的新策略。p53基因突变在肿瘤的形成和发展过程中具有重要作用。因此,了解肿瘤中与突变型p53基因有合成致死关系的靶基因的作用方式,有助于指导由突变型p53基因诱发肿瘤的个性化治疗。与突变型p53基因具有合成致死关系的靶基因可分为细胞周期调控基因和细胞非周期调控基因,文章综述了这两类靶基因与突变型p53基因如何构成合成致死作用以及此作用的现实意义。

PARP抑制剂与合成致死

随着人们对恶性肿瘤生物学认识的加深,一些新的抗肿瘤策略不断出现。例如之前已有基于肿瘤中的癌基因依赖现象的分子靶向疗法成功用于临床,而合成致死成为当下抗肿瘤药物发展的又一新的方向。研究表明,PARP-1与BRCA1/2之间为合成致死的关系。本文对PARP-1抑制与BRCA1/2缺陷如何构成其合成致死作用以及此作用在抗肿瘤中的潜在应用价值进行综述。

基于复杂网络的合成致死预测方法研究综述

合成致死(Synthetic Lethality,SL)是一种负遗传相互作用,描述的是两个非必要基因之间的相互关系:其中任何一个基因的突变对细胞存活的影响很小,但两个基因的共同突变会导致细胞死亡或其他有碍细胞存活的表型.SL对于解释复杂生物过程、推动癌症的临床诊治有着重要的意义.因此,利用海量的高通量数据,通过构建数据分析模型和计算方法,从计算的角度进行SL对的挖掘和预测,是计算生物学研究的一个重要方向.本文首先对于SL预测所使用的相关数据进行了详细的综述,然后从生物网络这一全新视角出发,重点讨论了基于网络分析的SL预测方法.从网络上的统计学方法、基于网络结构变化的方法、基于网络特征学习的方法、基于图表示学习的方法四个方面综述了相关预测模型和研究的最新进展,详细地比较了各类方法的算法思路、应用场景和优缺点,最后针对SL预测的结果评估和验证方法的研究进展进行了论述.在此基础上,论文进一步总结出SL预测研究中所面临的几项挑战,并针对性的对未来发展方向进行展望,希望为今后的相关研究提供一些有用的参考和思路.

合成致死原理及其研究进展

合成致死研究起源于果蝇。1922年Bridges首次观察到具有pd和Pdr双突变的果蝇不能存活。陆续报道的pd-pdr、fu—cv、K—pn—pn和Hnr3-ry6等系统均为影响果蝇眼睛颜色的基因。当时认为是“一种基因是另一种基因的‘特异增强物’或‘特异抑制物。

从合成致死策略谈三阴性乳腺癌的靶向治疗

三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)是指雌激素受体(estrogen receptor,ER)、孕激素受体(progesteronereceptor,PR)及人表皮生长因子受体-2(human epidermal growth factor receptor-2,HER-2)均为阴性表达的乳腺癌。该亚型好发于年轻女性,侵袭性强,组织学分级高,易发生内脏转移,生存期短,预后较差。针对TNBC的治疗手段有限,其对内分泌治疗及以HER-2为靶点的靶向治疗无效。合成致死策略是指两个基因中,若仅其中的一个基因发生了变异,细胞会仍然存活,若两个基因同时发生了变异,则将引起细胞死亡。在所涉及的两个基因中,若一个突变基因是癌基因,另外的一个基因就有可能成为潜在的"靶基因",那么针对其靶点的抑制剂可以杀死伴有癌变的恶性肿瘤细胞,但不会影响正常细胞的存活,即选择性杀死肿瘤细胞。基于合成致死策略寻找TNBC的新治疗靶点为研发抗TNBC新药提供了新的策略,与乳腺癌易感基因BRCA1协同修复DNA损伤的分子生物学机制显示PARP-1是TNBC的新靶点之一,PARP-1抑制剂有可能成为抗TNBC的新靶向治疗药物。

合成致死策略在DNA损伤修复缺陷肿瘤中的研究进展

合成致死(synthetic lethality)指两个非致死性的非等位基因同时突变导致细胞死亡的现象,目前成为抗肿瘤新药物研究的一个热点。有DNA修复缺陷的肿瘤通过辅助DNA修复途径存活,因此靶向修复缺陷基因可极大提高肿瘤的治疗效果。如同源重组(HR)缺陷的肿瘤可以有效地针对目标使用DNA双链断裂剂。然而,并非所有同源重组修复缺陷的肿瘤的反应都相同,在此类型的治疗上,肿瘤细胞可能通过调用生化机制外排作用等降低药物作用或选择DNA损伤反应中的另一条通路而获得耐药性。本文针对有DNA损伤修复缺陷的肿瘤,从合成致死影响p53、周期检查及修复抑制敏感度的角度来进行概述,因此了解不同机制以应对可能出现的耐药,更有助于合成致死策略的新靶向疗法的制定。

基于合成致死策略治疗三阴性乳腺癌研究进展

在全球新增癌症中死亡率排名前5位的癌症类型分别是肺癌、结肠直肠癌、胃癌、肝癌、乳腺癌。女性中发病率和死亡率最高的均是乳腺癌〔1,2〕。经典的乳腺癌分型为:雌激素受体(ER)阳性、人表皮生长因子受体(HER)2阳性和三阴性乳腺癌(TNBC)。TNBC占比为15%~20%,好发于年轻女性(<50岁),组织学分级较高,侵袭性强,易发生内脏转移和脑转移,生存期短且预后差〔3,4〕。

合成致死作用中DNA损伤修复机制的研究

合成致死(Synthetic lethality)作用即生物体内多个基因共突变时,会造成无法被机体本身调控机制修复的DNA损伤,引发细胞凋亡。以DNA损伤反应与修复网络为背景,通过细胞信号通路中关键位点基因的共突变,来解决肿瘤细胞治疗过程中的凋亡逃避,为特定基因遗传背景的肿瘤治疗提供了特异性、个体化的治疗方案。三阴性乳腺癌(Triple negative breast cancer,TNBC)通常伴有brca基因缺陷,对其合成致死作用的发现和深入研究也为恶性肿瘤治疗提供了新的方向。本文针对目前研究较为透彻的合成致死基因位点的作用原理及意义进行概述,包括brca、p53、atm/atr等。同时讨论了合成致死作用在自杀基因系统和药物化疗两种恶性肿瘤治疗方案中可能存在的积极作用。

从“合成致死”策略的视角浅谈头颈鳞癌靶向治疗

合成致死指在2个基因中,单独1个基因发生功能性缺失不影响细胞存活,但是2个基因同时发生功能性缺失,能够特异性诱导细胞死亡。头颈鳞癌是以抑癌基因高频突变为特征的恶性肿瘤,利用合成致死能够为该类靶向药物匮乏的肿瘤提供全新的治疗策略。得益于RNA干扰技术和CRISPR/Cas9基因编辑技术的发展,肿瘤合成致死筛选变得更加精准高效,开辟了全基因组范围内筛选抗肿瘤合成致死新靶点,完善了联合用药方案和逆转肿瘤免疫逃逸等治疗策略。由于合成致死具有强烈的遗传背景依赖性,人源性肿瘤异种移植瘤模型能够充分反映肿瘤异质性和患者的遗传学背景,是进行合成致死筛选和验证的理想临床前模型。

基于合成致死的抗肿瘤药物研发进展

合成致死是指在两个非致死基因中任何一个基因发生突变均不影响细胞存活,但当两个基因同时发生突变时,能够特异性导致细胞死亡。恶性肿瘤由于DNA复制和修复的错误积累了大量的基因突变,因此可抑制与这些基因具有合成致死关系的另一个基因,从而选择性地杀死肿瘤细胞,而不影响正常细胞。近年来,合成致死原理已经成功应用于肿瘤的靶向治疗。本文综述了合成致死的基本原理、合成致死相互作用的筛选方法、合成致死在DNA损伤修复领域的研究现状、合成致死在抗肿瘤药物研发中的挑战及展望。

从大规模泛癌扰动筛选中发现合成致死相互作用

癌症治疗的发展受药物靶标有限的限制。潜在的候选药物靶标可以基于合成致死(SL)的概念来鉴定。合成致死是指一对基因,其中任一基因单独出现畸变都是非致死性的,但同时出现畸变对细胞是致死性的。在这里,研究人员提出了R中的合成致死识别(SLIdR).

靶向DNA修复缺陷的合成致死作用研究进展

合成致死(synthetic lethality,SL)是指两个非致死的非等位基因同时突变导致细胞死亡的现象,目前已经成为抗肿瘤药物研究的一个新方向。DNA修复缺陷可导致肿瘤发生,因此靶向修复缺陷基因可极大提高肿瘤的治疗效果。现已证实,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerase,PARP)]抑制剂靶向PARP基因抑制PARP蛋白的表达,从而抑制了DNA单链断裂修复,即能与突变的乳腺癌易感基因(breast cancer susceptibility gene,BRCA)或第10号染色体同源丢失性磷酸酶基因和张力蛋白基因(gene of phosphate and tension homology deleted on chromsome ten,PTEN)联合引起肿瘤细胞合成致死;在DNA错配修复(mismatch repair,MMR)系统缺陷的肿瘤细胞中,抑制DNA聚合酶β(DNA polymeraseβ,DNA polβ)与mutS蛋白同系物2(mut Shomolog 2,MSH2)基因缺失也可互为合成致死;抑制DNA聚合酶γ(DNA polymeraseγ,DNA polγ)与mutL同系物1(mutL homologue1,MLH1)基因缺失可导致合成致死,PTEN诱导的激酶l(PTEN-induced kinase1,PINK1)能与MSH2、MLH1或者MSH6基因缺失的肿瘤互为合成致死,因此PINK1可能是MMR缺陷型肿瘤的治疗靶点。本文旨在对与DNA修复缺陷相关的合成致死作一综述。

基于交配型转换/蔗糖不发酵复合物成员基因突变的合成致死效应在肿瘤治疗中的研究进展

交配型转换/蔗糖不发酵(SWI/SNF)染色质重塑复合物成员基因在近20%的人类肿瘤中发生突变,大多作为抑癌基因发生失活突变,无法直接成为靶向药物治疗的靶点。针对这些突变基因,利用合成致死效应原理,找到并抑制缺陷基因的合成致死靶标,可实现以突变基因作为生物标志物的精准治疗。本文对基于SWI/SNF复合物成员失活突变的合成致死效应在肿瘤治疗中取得的研究进展及应用前景展开综述。目前针对AT丰富结合域1A(ARID1A)、多溴蛋白1(PBRM1)、Brahma相关基因1/Brahma(BRG1/BRM)、蔗糖不发酵蛋白5(SNF5)等亚基失活突变开展了一系列基于合成致死理论的临床前研究,并在多种恶性肿瘤治疗中取得了一定成果,显示出良好的应用前景。

合成致死作用在抗肿瘤药物筛选中的研究进展

总结国外合成致死作用在抗肿瘤药物筛选中的最新研究进展。采用PubMed数据库检索系统,以"合成致死作用、抗肿瘤、药物筛选"等为关键词,检索1990年至今合成致死作用在抗肿瘤药物发现中的作用的文献。合成致死作用研究主要集中在PARP抑制剂和BRCA1/2缺失、MSH和DNA聚合酶、VHL基因、PTEN基因缺失、RAS和MYC基因的失调等。合成致死作用在抗肿瘤药物筛选中具有广泛应用,有望作为新一代抗肿瘤药物的筛选方法。

基于合成致死策略寻找ARID1A突变肝细胞癌的治疗靶点

ARID1A编码的BAF250a蛋白是SWI/SNF(SWItch/Sucrose Non-Fermentable)染色质重组复合物BAF(BRG1-associated factors)的亚基之一,参与改变染色体的结构和可接近性。ARID1A在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中的突变率高达13%,但目前尚无有效的治疗药物。本研究旨在利用合成致死策略寻找携带ARID1A突变HCC的治疗新靶标。首先,本研究通过分析ARID1A突变与肿瘤恶性程度的相关性发现ARID1A突变的肿瘤恶性度增加;进而分析Achilles和NCI-60癌症细胞系中ARID1A突变和野生型细胞系的基因表型值(gene phenotype value,GPV)和高表达基因,获得ARID1A突变细胞低GPV和高表达的重叠基因,再扩大样本使用CCLE(Cancer Cell Line Encyclopedia)细胞系的高表达基因进行重叠基因分析;最后并在TCGA(the Cancer Genome Atlas)肝癌数据库中进行筛选,获得116个潜在的ARID1A合成致死基因。本研究运用生物信息学方法计算获得多个ARID1A的潜在合成性致死基因,为ARID1A突变HCC患者提供新的治疗靶点,也为靶向药物研发提供了新靶标和新策略。

合成致死理论下常见肿瘤靶点及药物总结

合成致死在肿瘤学精准治疗中的地位越来越重要,基因突变所致的恶性肿瘤是一个复杂的DNA信号传导过程,从多方面抑制DNA信号传导可能更有效地控制肿瘤的发生发展。本文将从合成致死理论出发探讨常见实体瘤相关成对基因靶点及相关药物特点。

合成致死筛选鉴定DHODH为MEN1突变肿瘤的治疗靶点

胰腺神经内分泌瘤(pancreatic neuroendocrine tumor,PanNET)异质性强,可以分为遗传性和散发性。其中遗传性PanNET多为遗传综合征的组成部分,最常见的遗传综合征为多发性内分泌肿瘤综合征1型(multiple endocrine neoplasia 1,MEN1),MEN1的特征临床表现为甲状旁腺腺瘤、PanNET和垂体瘤,此外还常合并胸腺肿瘤。MEN1起病的分子基础为MEN1突变。