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*僅供醫學專業人士閱讀參考在DNA遭受化學物質、輻射、環境壓力等損害后，為確保基因組的穩定性，細胞具備一套檢修安全措施——DNA損傷應答（DDR），對于細胞內穩態來說至關重要。DDR缺陷可能導致許多疾病的發生，比如癌癥。然而，當正常細胞淪陷后，同樣需要DDR來保命。由于許多內在和外部因素，腫瘤細胞也在不斷遭受DNA損傷，DDR有助于腫瘤細胞維持快速增殖并誘導治療耐藥性。因此，DDR成為癌癥研究領域的焦點，是個有極具吸引力的治療靶點。例如靶向DNA修復酶PARP的抑制劑，目前已被批準用于治療BRCA突變的卵巢癌和乳腺癌。盡管如此，PARP抑制劑的耐藥性以及在肝細胞癌（HCC）等其它癌癥類型中的療效，仍然處于瓶頸。近日，上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院的劉艷豐團隊在《肝病學》期刊上發表的最新論文，找到了增強PARP抑制劑敏感性的新方法[1]。他們發現，組蛋白甲基轉移酶KMT5C通過激活DNA同源重組修復等通路，幫助肝細胞癌細胞免于遭受治療、環境變化等應激條件造成的DNA損傷，幫助腫瘤細胞存活。KMT5C抑制劑與PARP抑制劑聯合治療，可以有效使得腫瘤細胞對受損DNA失守，抑制肝細胞癌小鼠的腫瘤生長。論文首頁截圖癌癥進展過程中，腫瘤細胞會發生表觀遺傳學改變，以應對治療等各種生存壓力，這帶來了治療耐藥性、療效不佳的問題。在這項研究中，劉艷豐等人便試圖找到在肝細胞癌（HCC）進展中發揮關鍵作用的表觀遺傳調控因子。基于TCGA、GEO、PANCAN等數據庫進行分析，研究者們發現，組蛋白甲基化轉移酶KMT5C在肝細胞癌組織中顯著上調表達，較高水平的KMT5C與更高級別的肝細胞癌、患者總生存率下降相關。KMT5C水平與肝癌患者分期和預后相關體外實驗結果顯示，KMT5C的表達上調，屬于腫瘤細胞（Huh7細胞系）響應環境應激的保護機制，能夠挽救葡萄糖匱乏、雄激素缺乏等環境壓力對細胞存活的不利影響。利用遺傳學方法過表達KMT5C，可以促進腫瘤細胞的存活和遷移，敲除則反之。在異種移植瘤或自發肝細胞癌小鼠模型實驗中，研究者們驗證了KMT5C的促腫瘤效果。與腫瘤細胞表達缺失KMT2C的小鼠相比，過表達KMT2C的小鼠健康狀況較差，肝臟重量、腫瘤數目、最大腫瘤直徑和腫瘤負荷都顯著更高。擁有KMT5C使肝細胞癌細胞生長得更加猖狂接下來，研究者們基于TCGA的數據進行基因富集分析發現，DNA同源重組（HR）、DNA錯配修復、DNA復制、細胞周期等DDR相關通路，在高表達KMT5C的肝細胞癌細胞中富集。另外，他們觀察到，KMT5C敲除會導致細胞周期中的G2/M檢查點受損，對此進行探索發現，KMT5C確實能夠激活G2期發生的同源重組修復通路。使用免疫共沉淀、液相色譜串聯質譜等技術，研究者們發現KMT5C與DNA修復蛋白RAD51之間具有相互作用，并鑒定其相互作用的的特定結構域。在腫瘤細胞核中，KMT5C與RAD51共定位，特別是在誘導DNA損傷時，兩者相互作用加強。進一步研究表明，KMT5C與RAD51結合，能夠促使RAD51與另一種DNA修復蛋白RAD54形成復合物，從而促進DNA修復。這個過程依賴于KMT5C的甲基轉移酶活性，但并非通過直接甲基化RAD51來調節其功能。不僅如此，體外實驗和自發肝細胞癌小鼠模型實驗結果顯示，RAD51的沉默或敲除消除了KMT5C促進腫瘤生長和遷移的效應，限制腫瘤生長；過表達RAD51則會加劇小鼠腫瘤生長，敲除KMT5C能夠削弱這個效果。也就是說，KMT5C的促腫瘤效應取決于RAD51，KMT5C通過RAD51-RAD54復合體來幫助腫瘤細胞存活，免于DNA損傷和細胞死亡。RAD51在KMT5C促進的肝癌細胞增殖和遷移中發揮重要作用最后，研究者們對KMT5C的治療潛力進行評估。基于中國學者構建的肝癌細胞模型庫（LIMORE）進行分析，他們發現，KMT5C尤其在耐藥性肝癌細胞中高表達。這再次說明，KMT5C正是肝癌細胞抵抗治療的特殊手段。另一方面，之前有研究表明，RAD51富集水平可以反映腫瘤細胞對PARP抑制劑的耐藥性[2]。這使研究者們想到，能否通過抑制KMT5C來解決掉RAD51這個麻煩，提高PARP抑制劑治療敏感性。在異種移植瘤或自發肝細胞癌小鼠模型實驗中，相較于KMT5C抑制劑（A196）或PARP抑制劑（奧拉帕利）單獨治療，聯合治療更有效，能夠明顯抑制腫瘤生長，并導致腫瘤細胞發生更多的DNA損傷。在治療結束后，對小鼠的肝、脾、腎、肺等樣本進行采集和組織學分析，結果顯示沒有異常，提示KMT5C抑制劑和PARP抑制劑的單獨治療或聯合治療具有良好的安全性。聯合治療效果更好總體來說，DNA修復缺陷會引起癌癥基因組不穩定性，這為我們提供了機會。在這項研究中，劉艷豐團隊破解了肝癌細胞應對DNA損傷的一種方式，并發現KMT5C抑制劑可以增強其它誘DNA損傷的治療效果，為腫瘤治療提供了新的策略。參考文獻：[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.本文作者丨張艾迪
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