《科学·转化医学》：清除靶向治疗残余耐药癌细胞的方法找到了( 二 ) _健康小知识

最近的一项研究表明，内源性途径半胱天冬酶的激活可导致DNA双链断裂的形成和随后的ATM激活[3] 。因此，研究人员假设Bcl-2抗凋亡家族成员BIM和BAK/BAX激活下游的半胱天冬酶，以及由此产生的线粒体外膜通透性（MOMP）增加，可能是DNA双链断裂以及ATM激活的原因。

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为了验证这一假设，他们在PC9细胞中分别敲除BIM和敲降BAX的表达，发现BIM和BAX低表达可消除靶向治疗诱导的ATM和γH2AX的激活。为了进一步验证这一假设，研究人员单独使用泛半胱天冬酶抑制剂（Q-VD-OPh）或与吉非替尼联合使用处理PC9细胞，发现两者联合使用可消除仅使用吉非替尼处理时观察到的ATM激活。
在PC9细胞中同时敲除caspase3和7 ，同样可以消除吉非替尼处理的PC9细胞中ATM和γH2AX的激活。半胱天冬蛋白酶激活的脱氧核糖核酸酶（CAD）是一种由caspase3和7激活的介导DNA双链断裂的关键酶，在用吉非替尼处理的PC9细胞中脱氧核糖核酸酶表达如何呢？
结果显示，脱氧核糖核酸酶表达相对不变，但是胱天蛋白酶激活的脱氧核糖核酸酶抑制因子（ICAD）的表达显著降低；研究人员进一步在PC9细胞中敲除脱氧核糖核酸酶表达，发现吉非替尼处理的PC9细胞中未观察到γH2AX的激活，但仍然观察到caspase3被切割以及脱氧核糖核酸酶抑制因子的丢失。
以上结果表明，脱氧核糖核酸酶抑制因子的低表达导致脱氧核糖核酸酶激活，并随之诱导了DNA双链断裂和ATM的激活并且caspase的激活和脱氧核糖核酸酶抑制因子的缺失在脱氧核糖核酸酶激活上游起作用。

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EGFR抑制剂诱导ATM信号通路激活
上述结果表明，在靶向治疗中存活的细胞可能需要ATM激活来修复靶向治疗暴露引起的DNA双链断裂。那么ATM抑制剂是否可以改善靶向治疗反应强度和持续时间呢？
首先，前面的实验已证实AZD0156可以阻断吉非替尼诱导的ATM激活，随后研究人员单独使用AZD0156或与吉非替尼联合处理PC9、PC9R、GR4细胞发现， AZD0156可以同时增加对靶向药物敏感细胞株（PC9）和对靶向药物耐药细胞株（PC9R、GR4）对吉非替尼的敏感性。
这说明EGFR抑制剂治疗后残留的肿瘤细胞，对EGFR抑制剂和ATM抑制剂联合使用仍然敏感，这种联合治疗方案可以清除在EGFR抑制剂单一治疗后存活的肿瘤细胞。接下来，研究团队对这一结论进行了进一步的验证。
在长期定性进展时间（TTP）分析中观察到AZD0156对细胞生长的影响很小，而吉非替尼单药治疗在大约40天左右导致肿瘤细胞耐药性增加，而吉非替尼和AZD0156联合治疗可有效清除残留肿瘤细胞，从而避免耐药肿瘤细胞的生长。
最后，研究团队评估了脱氧核糖核酸酶在EGFR抑制剂和ATM抑制剂联合使用中对细胞反应的影响。研究发现，在PC9和GR4细胞中敲除脱氧核糖核酸酶的表达后，可以逆转联合治疗对肿瘤细胞生长抑制作用。接下来，抑制ATM的表达后，发现ATM的缺失消除了吉非替尼诱导的γH2AX的激活，表明AZD0156通过靶向ATM抑制发挥作用。
总之，这些结果表明，在EGFR抑制剂治疗后存活的肿瘤细胞中，脱氧核糖核酸酶介导的DNA双链断裂形成对ATM具有合成依赖性， ATM是解决这种DNA损伤的关键激酶。因此， EGFR抑制剂和ATM抑制剂联合使用，可清除在EGFR抑制剂单一疗法下存活的肿瘤细胞，进而抑制耐药性肿瘤细胞的生长。

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机制示意图