同源重组通过促进非免疫原性有丝分裂死亡调控DNA损伤修复的细胞命运抉择

研究人员针对DNA双链断裂(DSB)修复途径如何决定细胞死亡模式这一关键问题，通过单细胞长时程活成像技术，揭示了同源重组(HR)通过促使未修复的DNA损伤进入有丝分裂，触发非免疫原性凋亡；而NHEJ、MMEJ和SSA修复则使细胞完成分裂但导致延迟性免疫原性死亡。该研究阐明了细胞周期依赖性修复途径选择与放疗疗效的关联，为肿瘤精准放疗提供了新策略。

　　

在肿瘤治疗领域，放射治疗通过诱导DNA双链断裂(DSB)杀伤癌细胞，但为何相同剂量的辐射会导致不同的细胞死亡模式？这一直是困扰研究人员的难题。传统观点认为有丝分裂灾难仅是基因组损伤的被动结果，而最新研究发现，细胞对DSB的修复方式实际上主动决定了其死亡命运——是"安静"地凋亡，还是"轰轰烈烈"地触发免疫反应？这一发现对提高放疗疗效具有重要意义。

澳大利亚儿童医学研究所等机构的研究团队在《Nature Cell Biology》发表的研究，通过创新性地结合三色荧光细胞周期报告系统(3F-FUCCI)与长时程单细胞活体成像技术，首次揭示了DNA修复途径与细胞死亡模式间的因果关系。研究采用14Gy电离辐射处理p53缺陷的HeLa等8种细胞系，通过靶向敲低HR关键因子(RAD51/BRCA2/PALB2)、NHEJ核心蛋白(DNA-PKcs/LIG4)及MMEJ限速酶POLθ等系统性解析修复途径选择机制，结合TCGA数据库分析临床相关性。

基因组损伤引发差异性细胞死亡结局
通过3F-HeLa细胞120小时动态追踪发现，≥2Gy辐射即可诱导显著的有丝分裂死亡，且死亡模式与细胞周期密切相关：S/G₂期受损细胞多在首次分裂时死亡，而G₁期细胞则倾向于完成分裂后死亡。纺锤体检查点(SAC)抑制剂reversine可完全阻断辐射诱导的有丝分裂停滞，证实该过程依赖SAC激活。

DSB修复途径决定细胞死亡模式
关键发现是：NHEJ/LIG4缺失使G₁期细胞转向即时有丝分裂死亡；而抑制HR(通过RI(dl)-2抑制剂或RAD51敲低)则拯救G₂期细胞的死亡命运。ATR抑制剂VE-822通过阻断PALB2磷酸化抑制HR，显著降低即时死亡率但增加延迟性免疫原性死亡。染色体分析显示，HR缺陷导致姐妹染色单体径向融合，而NHEJ缺陷产生多着丝粒染色体。

HR通过毒性中间体促发有丝分裂死亡
深入机制表明，ATR-BRCA2-PALB2-RAD51通路形成的双霍利迪连接体(dHJ)进入有丝分裂后，通过SLX4而非GEN1依赖性方式无法及时解离，引发持续性SAC激活。WAPL缺失可缓解着丝粒黏连疲劳(cohesion fatigue)，但不能完全挽救HR介导的死亡，证实染色体纠缠是死亡主因。BAX/BAK依赖性内在凋亡通路执行死亡程序，伴随MCL1降解和NOXA积累。

修复途径选择决定免疫原性
突破性发现是：促进有丝分裂死亡的HR抑制会降低干扰素产生，而增强NHEJ/MMEJ则通过cGAS-MAVS-IRF3通路触发ISG表达。TCGA数据分析显示HR缺陷肿瘤中干扰素信号显著激活，PEO1(BRCA2突变)细胞对辐射诱导的有丝分裂死亡具有抗性，验证了临床相关性。

这项研究建立了DSB修复的"决策树"模型：G₁期DSB依赖NHEJ/MMEJ修复可完成分裂但导致基因组不稳定；S/G₂期DSB通过HR修复时，若损伤负荷超过阈值则引发有丝分裂死亡。该发现为精准放疗提供了新策略：针对HR缺陷肿瘤可联合POLθ抑制剂增强免疫原性，而对HR正常肿瘤则可通过DNA-PKcs抑制剂强化有丝分裂死亡。研究不仅阐明了放疗响应差异的分子基础，更为个体化放射-免疫联合治疗提供了理论依据。