胃癌化疗耐药新机制：KMT5A通过表观遗传抑制miR-99b簇调控线粒体复合体II功能影响OXPHOS

《Pharmacological Research》：Discovery of KMT5A repressed miR-99b cluster with potential to restore chemotherapy sensitivity in gastric cancer by regulating mitochondrial Complex II and affecting OXPHOS

本研究针对胃癌化疗耐药这一临床难题，通过高通量筛选发现miR-99b簇（含miR-125a-5p/let-7e-5p）是关键耐药调控因子。研究人员揭示组蛋白甲基转移酶KMT5A通过H4K20me1修饰表观遗传抑制miR-99b簇表达，进而上调线粒体复合体II关键亚基SDHC，增强OXPHOS活性导致化疗耐药。该发现不仅阐明表观遗传-代谢重编程-化疗耐药的新轴心，还为克服胃癌耐药提供了KMT5A抑制剂联合化疗的新策略。

　　

胃癌是全球范围内发病率和死亡率均位居前列的恶性肿瘤。尽管诊断技术和治疗策略不断进步，但胃癌患者的预后仍然较差，其中化疗耐药是导致治疗失败和疾病复发的主要原因。无论是治疗前固有的耐药性，还是治疗后获得的耐药性，都严重制约了化疗疗效，成为临床亟待解决的瓶颈问题。胃癌的发生发展涉及遗传变异、表观遗传失调和环境因素等多重机制的复杂相互作用。近年来，表观遗传调控机制，包括组蛋白修饰、DNA甲基化和非编码RNA等，在肿瘤耐药中的作用日益受到关注。这些机制通过动态调控基因表达，影响关键细胞过程，从而驱动肿瘤进展和治疗逃避。其中，微小RNA（miRNA）作为一类重要的转录后调控因子，其表达失调与肿瘤发生发展和化疗耐药密切相关。与此同时，代谢重编程作为肿瘤的另一个重要特征，使得肿瘤细胞能够适应应激条件并在不利环境中生存。肿瘤细胞常常表现出改变的代谢特征，使其能够维持快速增殖或抵抗治疗药物。表观遗传失调、代谢适应和化疗耐药之间的复杂关系构成了一个多层面的生物学难题。全面理解表观遗传改变如何驱动代谢重编程，可能为克服化疗耐药揭示新的治疗靶点。

本研究发表在《Pharmacological Research》杂志上，旨在系统探索胃癌化疗耐药的表观遗传和代谢机制，并寻找有效的干预策略。研究人员采用的主要关键技术方法包括：通过高通量筛选技术鉴定调控化疗敏感性的关键miRNA；利用胃癌细胞系、患者来源类器官（PDO）和人源肿瘤异种移植（PDX）模型进行功能验证；通过表观遗传化合物库筛选和染色质免疫沉淀（ChIP）等技术探究上游调控机制；采用RNA测序、蛋白质印迹、双荧光素酶报告基因实验等技术解析下游信号通路；通过线粒体膜电位检测、活性氧测定、氧消耗率（OCR）分析等技术评估线粒体功能；使用组织微阵列和临床样本分析验证临床相关性。

研究结果部分，首先通过高通量功能筛选发现miR-99b簇是关键耐药调控因子。研究人员利用高内涵筛选技术对20个候选miRNA进行功能筛选，发现过表达miR-125a-5p和let-7e-5p（均为miR-99b簇成员）能够显著逆转胃癌细胞的化疗耐药性。临床样本分析显示，对铂类药物不响应的胃癌患者肿瘤组织中miR-125a-5p和let-7e-5p表达水平显著低于响应者。进一步的体外和体内实验证实，过表达miR-125a-5p或let-7e-5p能够增强胃癌细胞和类器官对 cisplatin（顺铂）的敏感性。

在探究上游调控机制方面，研究人员通过表观遗传化合物筛选发现组蛋白甲基转移酶KMT5A是miR-99b簇的关键上游抑制因子。KMT5A是唯一能够催化组蛋白H4第20位赖氨酸单甲基化（H4K20me1）的酶。ChIP实验证实KMT5A通过在其调控区域富集H4K20me1修饰来抑制miR-99b簇的表达。功能实验表明，敲低KMT5A或使用其特异性抑制剂UNC0379处理，能够上调miR-99b簇表达，并显著增强胃癌细胞对 cisplatin 的敏感性。

关于作用机制的研究发现，miR-99b簇通过调控线粒体呼吸功能影响化疗敏感性。RNA测序分析显示，过表达miR-125a-5p或let-7e-5p显著下调了与线粒体呼吸功能相关的基因表达。进一步实验证实，miR-99b簇过表达导致线粒体膜电位降低、活性氧水平升高、氧消耗率（OCR）下降，表明氧化磷酸化（OXPHOS）功能受损。特别值得注意的是，研究人员发现miR-99b簇直接靶向线粒体复合体II的关键亚基SDHC，影响琥珀酸脱氢酶（SDH）活性和NAD⁺/NADH比值，从而调控OXPHOS过程。功能筛选实验表明，敲低SDHC能够模拟miR-99b簇过表达的效果，显著增强胃癌细胞对 cisplatin 的敏感性。

临床意义方面，组织微阵列和临床样本分析显示，KMT5A高表达与miR-125a-5p/let-7e-5p低表达呈负相关，且KMT5A高表达预示胃癌患者预后不良和对铂类化疗的耐药性。这些发现进一步验证了KMT5A-miR-99b簇轴在胃癌化疗耐药中的临床相关性。

研究结论部分强调，本研究系统阐明了表观遗传调控因子KMT5A通过H4K20me1修饰抑制miR-99b簇表达，进而解除对线粒体复合体II亚基SDHC的抑制作用，增强OXPHOS活性，最终导致胃癌化疗耐药的新机制。这一发现不仅揭示了表观遗传调控与代谢重编程在化疗耐药中的重要作用，还为克服胃癌耐药提供了新的治疗策略：靶向KMT5A或使用miR-99b簇模拟物可能成为增强胃癌化疗敏感性的有效方法。该研究为理解胃癌耐药机制提供了新的视角，具有重要的理论意义和临床转化价值。