10月5日🕵️‍♀️，恒达平台附屬第一婦嬰保健院♈️、生命科學與技術學院毛誌勇教授團隊與恒达平台生命科學與技術學院🔞、附屬東方醫院孫方霖教授團隊聯合在PNAS（《美國科學院院報》）上在線發表了題為“Rational combination therapy for hepatocellular carcinoma with PARP1 and DNA-PK inhibitors”的研究工作。該研究首次利用小鼠報告模型在體內比較了肝細胞癌和癌旁組織的DSB修復能力，發現肝細胞癌中同源重組（Homologous recombination, HR） 和非同源末端連接（Nonhomologous end joining, NHEJ）修復效率均顯著上調🤽🏻‍♂️，而PARP1 和 DNA-PKcs是介導該變化的關鍵基因。進一步的研究提示，同時靶向抑製 PARP1 和 DNA-PKcs 酶活顯著抑製了小鼠原位肝細胞癌和人肝細胞癌的PDX模型的增殖，提示其具有重要的潛在臨床應用價值👩‍🦱🦶🏿。

全球每年有近60萬人因肝癌死亡👷🏿，在所有癌症的死亡人數中排名第二👩🏻‍🚒。而由於乙肝流行等因素，中國成為世界範圍內的肝癌高發地區，肝癌發病率約為歐美國家的4倍。在所有不同類型肝癌中，肝細胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）最為常見💆🏿🧗🏿‍♀️。由於缺少有效的分子靶向治療手段🚶‍♀️‍➡️，肝細胞癌的致死率依然居高不下🏃‍♀️‍➡️，5年生存率僅為10%🦝。因此🕞，深入闡述肝細胞癌發生發展的分子機製🤸，並基於此尋找新的更高效安全的分子靶點以治療肝細胞癌迫在眉睫。

DNA雙鏈斷裂（DNA double strand breaks, DSBs）是對機體危害最大的DNA損傷類型，這種損傷由獨立且互相競爭的同源重組 (HR）和非同源末端連接（NHEJ）來修復🏄🏻，以維持基因組的穩定性。DNA修復能力下降引發的基因組不穩定現象是包括肝癌在內的多種腫瘤發生的重要誘因；而另一方面🥷🏼，腫瘤細胞卻需要激活自身DNA修復通路用於修復高復製壓力和氧化壓力導致的大量DNA損傷🧄。但是，由於相關動物模型的缺乏，科學家們尚無法判斷體內環境下包括肝細胞癌在內的多種腫瘤發生與發展過程中DSB修復能力的變化情況🦒，因此也很難評估是否可通過靶向DNA損傷修復以治療肝細胞癌及其它類型腫瘤🕵️‍♀️。

研究團隊將基於綠色熒光蛋白 GFP 建立的檢測HR的報告載體整合到小鼠基因組Rosa26位點（圖1）🦝，建立了體內檢測HR效率的報告小鼠模型👳🏼‍♂️，同時結合Gorbunova教授課題組贈予的NHEJ報告小鼠模型，通過尾靜脈註射將外源 I-SceI質粒導入小鼠肝臟🧻，從而誘導報告載體發生定點的DSB🏄🏿‍♂️。若細胞成功通過 HR 或者NHEJ 修復該損傷👩‍🦳，細胞會發出綠色熒光，因此可以定量分析組織中HR 或 NHEJ 修復的頻率🎙。在 DEN/CCl4/乙醇誘導的小鼠肝細胞癌模型中檢測發現🙇🏻，相比於癌旁組織，HR 和 NHEJ 在癌組織中分別提升了1.6和2.5倍🫸🏽。

圖1 HR檢測報告載體

為探究 HR 和 NHEJ 在癌組織中提升的原因，研究團隊檢測了小鼠癌組織及癌旁組織中DSB修復通路中各蛋白的表達情況，發現關鍵修復因子PARP1 和 DNA-PKcs 的表達顯著提升。而團隊成員利用大量臨床標本進一步驗證發現，上述兩種蛋白在人類肝細胞癌中依然呈現明顯的表達上調，暗示其在DSB修復的激活和肝細胞癌發展維持中扮演了重要角色👳🏻。進一步研究顯示，利用PARP1 抑製劑olaparib 和 DNA-PKcs 抑製劑NU7441同時處理肝細胞癌細胞可以極大地抑製其 HR 和 NHEJ 修復能力。更為重要的是👩‍🌾，聯合應用olaparib 和NU7441📫，或同時敲降 PARP1和DNA-PKcs都可協同抑製肝細胞癌細胞的增殖，證明二者可作為治療肝細胞癌的潛在靶標。後續的機製研究發現，olaparib 可通過抑製 PARP1酶活，從而阻礙 ALC1 在損傷位點的募集➙，繼而延緩損傷位點周圍核小體的清除，最終抑製 RPA2 和 RAD51 在損傷位點的招募。最後，研究團隊基於小鼠原位肝細胞癌和人肝細胞癌PDX模型🌜，進一步證實了olaparib 和 NU7441 聯用通過靶向DSB修復以治療肝細胞癌的巨大潛力（圖2）。

圖2 Olaparib和NU7441聯合療法高效抑製肝細胞癌

研究團隊建立了體內檢測肝細胞DSB修復效率的新方法🧮。本項研究中建立的小鼠模型有助於腫瘤🤦🏻‍♀️、衰老以及其它研究領域深入探索體內環境下DSB變化及其調控機製🦻。該工作還發現了導致HCC中DSB能力提升的關鍵基因 PARP1 和 DNA-PKcs，並闡明了肝細胞癌中PARP1 調控HR 的機製。本項研究中olaparib 和 NU7441聯合療法的成功臨床前應用提示，靶向DSB修復在肝細胞癌治療中具有潛在的臨床應用價值。此外，該研究也拓寬了 PARP1 抑製劑在腫瘤治療中的應用🈹，也為肝細胞癌的後續治療提供了重要的理論基礎。

恒达平台生命科學與技術學院博士後研究人員王晨、博士研究生唐歡胤🔩、附屬第一婦嬰保健院助理研究員耿安珂、東方肝膽外科醫院醫生戴炳華為本文的共同第一作者🧗🏻‍♀️。毛誌勇教授、孫方霖教授和蔣穎副教授為本文的共同通訊作者。該研究成果得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金🍽、上海市優秀學術帶頭人計劃、上海市教委與上海市教育發展基金會“曙光”計劃等項目資助。 

原文鏈接🕵🏽‍♂️：https://www.pnas.org/content/early/2020/10/02/2002917117