NEK8激酶过表达通过抑制RAD51焦点形成与同源重组修复促进乳腺癌化疗敏感性研究

本研究针对NEK8激酶在乳腺癌中过表达但同源重组(HR)功能未知的问题，通过体外实验发现NEK8过表达会抑制RAD51焦点形成、阻碍HR修复并导致复制叉降解。重要的是，该现象使细胞对PARP抑制剂Olaparib敏感性显著增强，为NEK8高表达乳腺癌患者提供了新的靶向治疗策略。论文发表于《DNA Repair》。

　　

在细胞维持基因组稳定的过程中，同源重组(Homologous Recombination, HR)修复机制扮演着至关重要的角色。它能够准确修复DNA双链断裂(Double Strand Breaks, DSBs)，并保护停滞的复制叉免受降解。当HR修复通路发生缺陷时，往往会导致基因组不稳定，增加癌症易感性。但有趣的是，这种缺陷也可能成为治疗契机——HR缺陷的癌细胞会对PARP抑制剂等化疗药物表现出特殊敏感性。近年来研究发现，NEK8激酶（Never in mitosis gene A related kinase 8）在DNA损伤应答和复制应激反应中发挥重要作用，且在乳腺癌中频繁出现过表达现象。然而，NEK8过表达如何影响HR修复过程，以及是否能够成为新的治疗靶点，仍是未解之谜。

为了解答这些问题，Joshua L. Turner、Georgia Moore、Tyler J. McCraw和Jennifer M. Mason研究团队在《DNA Repair》上发表了一项深入研究。他们发现，NEK8的过表达竟会抑制关键的HR修复蛋白RAD51在损伤位点的聚集，从而导致同源重组功能缺陷，并引发复制叉降解。更引人注目的是，这一改变显著增强了肿瘤细胞对PARP抑制剂Olaparib的敏感性，为NEK8高表达的乳腺癌患者提供了潜在的治疗策略。

在研究过程中，团队运用了多种关键技术方法。他们采用人端粒酶逆转录酶（hTERT）永生化视网膜色素上皮细胞RPE-1和骨肉瘤细胞系U2OS作为模型，通过脂质体转染实现NEK8过表达，并利用小干扰RNA(siRNA)敲低NEK8。研究还借助定量免疫细胞化学(QIBC)进行细胞周期分析，通过免疫荧光染色检测RAD51焦点形成情况，采用DNA纤维分析技术评估复制叉稳定性。此外，团队运用DR-GFP报告系统定量分析同源重组效率，并通过细胞存活实验验证药物敏感性。蛋白质核质分离与Western blotting则用于分析RAD51的亚细胞定位。

研究结果多方面证实了NEK8过表达对HR修复的抑制作用。在“NEK8过表达不影响复制叉进展”部分，研究人员发现虽然NEK8敲低会导致复制叉不对称性增加，但过表达NEK8并不影响细胞周期进程和基础复制叉的对称性，表明其作用机制不同于功能缺失情况。

在“NEK8过表达抑制RAD51焦点形成”部分，实验结果显示，在用羟基脲(Hydroxyurea, HU)或PARP抑制剂处理后，NEK8过表达细胞中RAD51焦点数量显著减少，幅度达1.88倍(HU)和1.38倍(PARPi)。值得注意的是，这种抑制具有损伤类型特异性，对博来霉素诱导的损伤无显著影响，提示NEK8主要调控复制相关损伤中的RAD51功能。

在“NEK8过表达抑制同源重组”部分，团队通过DR-GFP重组报告系统证实，NEK8过表达使HR效率降低了2倍。更重要的是，这种HR缺陷转化为功能性的治疗机会——NEK8过表达细胞对Olaparib的敏感性显著增强，这与BRCA缺陷细胞的表型相似。

在“NEK8过表达促进复制叉降解”部分，DNA纤维实验结果显示，NEK8过表达细胞的IdU/CldU比值从0.995降至0.801，表明新生链降解加剧。这一现象与FANCA缺失细胞中的复制叉不稳定性相似，证实NEK8过表达损害了复制叉保护机制。

在“RAD51焦点形成的改变并非由于核内RAD51减少”部分，研究人员通过细胞分级和Western blotting分析发现，NEK8过表达实际上增加了RAD51的核定位(1.68倍)，排除了核输入障碍的可能性，表明RAD51焦点减少可能源于 filament组装或稳定性的调控异常。

在讨论部分，作者指出NEK8过表达和敲低均能抑制RAD51焦点形成，但通过不同机制——敲低引起复制叉不对称和停滞，而过表达则干扰RAD51的局部募集。这种双向调控特性令人联想到PLK1等其他激酶在DNA修复中的复杂功能。研究人员推测NEK8可能通过磷酸化修饰RAD51或BRCA2等HR蛋白调控其功能，但具体机制仍需进一步探索。

值得注意的是，NEK激酶家族多个成员（NEK1、NEK2等）在癌症中均存在异常表达，且与DNA损伤应答密切相关。本研究首次将NEK8过表达与HR缺陷联系起来，不仅深化了对NEK8功能的理解，更重要的是为乳腺癌治疗提供了新思路——NEK8高表达的肿瘤可能对PARP抑制剂治疗特别敏感。

该研究的发现具有重要的临床转化潜力。鉴于PARP抑制剂已广泛应用于BRCA突变乳腺癌的治疗，NEK8表达水平或许能作为新的生物标志物，用于识别可能从PARP抑制剂治疗中获益的更广泛患者群体。未来研究值得探索NEK8表达水平与PARP抑制剂临床反应之间的关联，以及针对NEK8过表达肿瘤的组合治疗策略。

总之，这项研究揭示了NEK8激酶过表达通过破坏RAD51介导的同源重组修复导致基因组不稳定的新机制，为理解癌症发生发展和开发新的治疗策略提供了重要见解。同时，它也提示激酶表达水平的精细平衡对维持基因组稳定性至关重要，任何方向的失调都可能带来严重后果。