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肺癌死亡率居高不下，FHIT 作为肺癌潜在靶点却缺乏针对性疗法。研究人员开展了针对 FHIT 缺失肺癌的合成致死药物筛选研究，发现抑制糖原合酶激酶 3β（GSK3β）与 FHIT 缺失具有合成致死效应，为肺癌治疗提供新方向。
肺癌，这个全球范围内的健康杀手，一直稳居癌症相关死亡原因的榜首。尽管靶向治疗和免疫治疗取得了一定进展，但肺癌的死亡率依旧高得惊人。吸烟，作为肺癌的首要危险因素，会释放多种化学致癌物，损伤基因组中的脆弱位点 FRA3B，导致位于该位点的肿瘤抑制基因 FHIT（Fragile Histidine Triad，脆性组氨酸三联体）频繁缺失。超过 80% 的肺癌病例都存在 FHIT 缺失的情况，而且在吸烟者的肿瘤中更为显著。虽然 FHIT 被认为是一个潜在的重要生物标志物，对控制肺癌的发生和转移起着关键作用，但多年来，针对 FHIT 缺失的肺癌治疗靶点和药物却一直未能成功开发。
为了攻克这一难题，澳门大学健康科学学院癌症中心等研究机构的研究人员展开了深入研究。他们发现，抑制糖原合酶激酶 3β（GSK3β）与 FHIT 缺失在肺癌细胞中具有合成致死效应，这一发现为肺癌治疗开辟了新的方向。该研究成果发表在《Experimental & Molecular Medicine》杂志上。
研究人员在此次研究中，运用了多种关键技术方法。细胞实验方面，通过构建 FHIT 基因敲除（KO）和过表达（OE）细胞系，建立了 FHIT 同基因肺癌细胞对，为研究提供细胞模型。利用高选择性抑制剂文库筛选技术，筛选出潜在的合成致死靶点。同时，借助 RNA 干扰（RNAi）技术沉默特定基因，探究基因间相互作用机制。在动物实验中，构建了肿瘤异种移植小鼠模型，评估药物的体内疗效。此外，采用免疫印迹（Western blotting）、定量聚合酶链式反应（qPCR）等技术检测蛋白和基因表达水平，利用彗星实验（Comet Assay）检测 DNA 损伤情况，通过这些方法全面深入地探究了相关机制。
下面来看具体的研究结果：
- 筛选出合成致死靶点：研究人员使用包含 318 种特异性小分子抑制剂的高选择性抑制剂文库，对 FHIT 同基因肺癌细胞对进行合成致死药物筛选。通过计算选择性指数（SI），发现 GSK3β 抑制剂 CHIR99021 等是潜在的合成致死药物。进一步实验验证，FHIT 缺陷型肺癌细胞对 GSK3β 抑制剂更为敏感，证实了 GSK3β 是 FHIT 在肺癌细胞中的潜在合成致死靶点。
- GSK3β 抑制促进细胞凋亡：研究发现，FHIT 缺失会激活 GSK3β，且 FHIT 缺陷型肺癌细胞中的 DNA 损伤标记 γ-H2A.X 水平升高，说明 FHIT 缺失会增加细胞的 DNA 损伤并激活 DNA 损伤修复反应。使用 GSK3β 抑制剂处理后，γ-H2A.X 水平进一步升高，DNA 双链断裂增多，细胞凋亡显著增加，表明抑制 GSK3β 会阻断 DNA 损伤修复途径，促进 FHIT 缺陷型细胞凋亡。
- DNA 损伤修复途径的激活：构建 DNA 损伤修复（DRR）细胞系检测发现，FHIT 缺陷型肺癌细胞的同源重组修复（HRR）和非同源末端连接（NHEJ）活性均增强，其中 HRR 活性提升更为显著。GSK3β 抑制剂能够抑制这两种修复途径的活性，降低相关关键蛋白的表达水平，说明 GSK3β 依赖的 DNA 双链断裂修复途径在 FHIT 缺陷型肺癌细胞中被激活。
- FHIT 和 GSK3β 对 HRR 的调控机制：研究表明，FHIT 通过与热休克蛋白 90（HSP90）相互作用调节 HRR 蛋白的稳定性，FHIT 缺失会促进 HSP90 与 HRR 蛋白结合，增加 HRR 蛋白的稳定性。而 GSK3β 则在转录水平调节 HRR 蛋白的表达，通过激活 Snail/Slug 转录因子，抑制 HRR 基因的转录。
- HRR 在合成致死中的关键作用：使用 ATR 抑制剂 VE-821 和 DNA-PK 抑制剂 NU-7441 分别抑制 HRR 和 NHEJ 途径，发现 HRR 抑制剂 VE-821 对 FHIT 缺陷型肺癌细胞具有强烈的合成致死效应，而 NHEJ 抑制剂和 PARP 抑制剂则无明显作用，表明 HRR 抑制在 GSK3β 抑制剂诱导的合成致死中起主要作用。
- 体内实验验证：在肿瘤异种移植小鼠模型中，GSK3β 抑制剂 CHIR99021 能够显著抑制 FHIT 缺陷型肿瘤的生长，降低肿瘤体积和重量，同时降低 HRR 蛋白水平，增加 γ-H2A.X 和 cleaved-caspase 3 水平，证明了该抑制剂在体内也能诱导 FHIT 缺陷型肺癌的合成致死。
在讨论部分，研究人员指出，合成致死策略为靶向 “不可成药” 的肿瘤蛋白提供了新途径。此次研究确定了 GSK3β 和 HRR 途径是与 FHIT 缺失相关的肺癌靶向治疗的新靶点。虽然 GSK3β 在癌症中的作用存在争议，但在 FHIT 缺陷型肺癌细胞中，它在激活 DNA 双链断裂修复途径中起关键作用，抑制 GSK3β 可使细胞对基因毒性应激敏感。此外，研究还发现 FHIT 缺失主要激活 HRR 修复途径来减轻基因毒性损伤，进一步表明 HRR 途径可作为肺癌治疗的潜在靶点。同时，研究人员还探讨了 FHIT 在抑制 DNA 损伤和维持基因组稳定性方面的作用机制，虽然具体机制尚未完全明确，但研究表明 Ap3A 水解酶活性并非其在 DNA 损伤反应中的关键功能，FHIT 与其他蛋白的相互作用可能更为重要。
综上所述，该研究揭示了肺癌细胞中 FHIT 和 GSK3β 之间的合成致死关系，为肺癌治疗提供了新的潜在药物靶点和治疗策略。抑制 GSK3β 和 HRR 途径有望成为针对吸烟相关肺癌且 FHIT 缺失患者的有效治疗方法，为肺癌治疗领域带来了新的希望，也为后续进一步研究肺癌的发病机制和治疗方法奠定了坚实基础。
