具核梭杆菌通过PVT1/ATAD3A轴增强结肠癌奥沙利铂耐药性的机制研究

《Journal of Translational Medicine》：Fusobacterium nucleatum enhances oxaliplatin resistance in colon cancer by increasing PVT1 expression

本研究针对具核梭杆菌(Fn)感染导致结肠癌化疗耐药的临床难题，通过多组学分析发现Fn通过TLR4/NF-κB信号通路上调lncRNA PVT1的表达，PVT1通过结合ATAD3A蛋白抑制其泛素化降解，进而减弱内质网应激介导的细胞死亡，最终诱导奥沙利铂耐药。该研究为克服Fn相关化疗耐药提供了新的靶点策略。

　　

在当今全球癌症负担中，结直肠癌(CRC)的发病率和死亡率分别位居第三和第二位，严重威胁人类健康。尽管手术技术和药物治疗取得了显著进步，但结肠癌患者的死亡率仍然居高不下，其中化疗耐药是导致复发、转移和死亡的重要原因。奥沙利铂(OXA)作为结肠癌化疗的关键药物，通过干扰DNA复制诱导肿瘤细胞凋亡，但其耐药机制尚未完全阐明。

近年来研究发现，肠道菌群失衡可能通过改变肿瘤微环境参与结肠癌化疗耐药的发生。其中，具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum, Fn)作为一种常见的口腔细菌，在超过50%的结直肠癌组织中异常富集，与化疗耐药密切相关。然而，由于Fn在体内难以直接靶向治疗，阐明Fn诱导化疗耐药的具体分子机制具有重要意义，但目前仍不清楚。

发表在《Journal of Translational Medicine》的这项研究深入探讨了Fn感染如何通过调控长链非编码RNA(lncRNA)表达诱导结肠癌奥沙利铂耐药的分子机制。研究人员通过对80例结肠癌患者组织样本进行分析，发现Fn丰度与晚期临床分期和较短的无复发生存期(RFS)显著相关。体外实验表明，Fn感染能够降低结肠癌细胞对奥沙利铂的敏感性，减弱药物对细胞增殖的抑制作用和诱导凋亡的能力。

通过RNA测序技术，研究人员发现Fn感染能够显著上调结肠癌细胞中长链非编码RNA浆细胞瘤变异易位1(PVT1)的表达。临床样本分析显示，结肠癌组织中Fn丰度与PVT1水平呈正相关，且PVT1高表达与患者不良预后相关。机制研究表明，PVT1主要定位于细胞质，能够与AAA结构域蛋白3(ATAD3A)直接结合，并通过抑制其泛素化降解来稳定ATAD3A蛋白水平。

进一步研究发现，Fn通过TLR4/NF-κB信号通路激活PVT1的转录。当NF-κB p65亚基被激活后，可直接结合PVT1启动子区域，促进其转录表达。上调的PVT1通过稳定ATAD3A蛋白，增强ATAD3A与热休克蛋白A5(HSPA5)的结合，从而减少HSPA5与蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)的相互作用，抑制PERK/eIF2α磷酸化，最终缓解内质网应激介导的细胞死亡。

在技术方法方面，本研究整合了临床样本分析、细胞分子实验和动物模型验证。研究人员收集了80例结肠癌患者的组织样本，通过qPCR进行Fn定量和基因表达分析；利用结肠癌细胞系进行体外共培养实验，通过克隆形成、EdU增殖和凋亡检测评估化疗敏感性；采用RNA测序筛选差异表达基因；运用RNA免疫共沉淀(RIP)、染色质分离RNA纯化结合质谱(ChIRP-MS)、RNA-pulldown等技术验证分子相互作用；通过双荧光素酶报告基因实验分析启动子活性；建立小鼠异种移植模型进行体内功能验证。

研究结果部分显示，Fn丰度与结肠癌不良预后显著相关。Fn感染能够降低结肠癌细胞对奥沙利铂的敏感性，减弱药物诱导的细胞凋亡。RNA测序发现PVT1是Fn感染后最显著上调的lncRNA之一。机制上，PVT1通过其1-210 nt区域与ATAD3A的151-202氨基酸区域直接结合，抑制ATAD3A的泛素化降解，从而稳定ATAD3A蛋白水平。

在信号通路调控方面，Fn通过TLR4/MyD88/NF-κB轴激活PVT1转录。基因集富集分析(GSEA)显示NF-κB通路在Fn感染后显著激活，p65核转位增加。双荧光素酶报告基因实验证实p65可直接结合PVT1启动子并调控其转录活性。

体内实验进一步验证了上述发现。小鼠异种移植模型表明，Fn感染能够减弱奥沙利铂的抑瘤效果，而敲低PVT1可部分逆转Fn诱导的化疗耐药。免疫组化分析显示Fn感染上调了肿瘤组织中TLR4和ATAD3A的表达水平。

本研究系统阐明了Fn感染通过TLR4/NF-κB/PVT1/ATAD3A信号轴诱导结肠癌奥沙利铂耐药的新机制。Fn上调PVT1表达，PVT1通过稳定ATAD3A蛋白，增强ATAD3A-HSPA5相互作用，抑制PERK/eIF2α磷酸化，缓解内质网应激，最终导致化疗耐药。这一发现不仅深化了对肠道菌群参与肿瘤化疗耐药机制的理解，而且为克服Fn相关化疗耐药提供了潜在的治疗靶点。PVT1作为连接细菌感染与化疗耐药的关键分子，可能成为未来个体化治疗的重要生物标志物和治疗靶标。

该研究的创新之处在于首次揭示了Fn-PVT1-ATAD3A轴在结肠癌化疗耐药中的重要作用，将细菌感染、非编码RNA调控和蛋白质稳定性调节有机结合，为理解肿瘤微环境中菌群与宿主的相互作用提供了新的视角。未来针对这一信号通路的干预策略可能为改善结肠癌患者化疗敏感性提供新的治疗思路。