PARP抑制通过诱导TET依赖性的羟甲基化作用，提高了非小细胞肺癌对顺铂的敏感性

《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：PARP inhibition increases sensitivity to cisplatin in non-small-cell lung carcinoma via the induction of TET-dependent hydroxymethylation

铂类药物为基础的化疗在非小细胞肺癌（NSCLC）中广泛应用，但耐药性问题突出。本研究通过整合多组学技术，系统揭示了PARP抑制剂尼帕利（niraparib）协同顺铂（cisplatin）增强NSCLC细胞敏感性的分子机制。实验发现，A549细胞（5hmC水平最低且对顺铂耐药）经尼帕利处理后，PARP活性显著抑制（降幅达2.45倍），同时TET酶活性增强导致5hmC水平提升2.0倍。MTT和流式细胞术数据显示，尼帕利与顺铂联用使细胞凋亡率提升至32.99%，且顺铂的IC50值降低近2倍（p<0.0001）。蛋白质印迹证实TET2蛋白表达上调，而RNA测序显示TET1/2/3 mRNA表达无显著变化。机制研究揭示，PARP抑制通过解除PARylation对TET酶的抑制，激活其催化活性，促进DNA羟甲基化水平（5hmC）恢复。该研究首次建立“PARP抑制-TET激活-5hmC增加-顺铂敏感性增强”的分子调控网络，为开发基于5hmC水平的个体化化疗方案提供了理论依据。

　　本研究探讨了聚ADP-核糖聚合酶（PARP）抑制剂（PARPi）与顺铂联合治疗在非小细胞肺癌（NSCLC）模型中的作用机制，特别是通过增加十-十一转录酶（TET）的酶活性和5-羟基甲基胞嘧啶（5hmC）水平来增强顺铂的疗效。研究表明，PARPi在某些NSCLC模型中已被证实可以增强顺铂的化学敏感性，但其分子机制尚未完全明确。因此，本研究旨在评估PARPi niraparib是否能够通过提高TET酶活性和5hmC水平，来逆转顺铂耐药性，从而为个性化癌症治疗提供新的思路。

### 1. 背景与研究意义

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一，其中非小细胞肺癌（NSCLC）约占所有肺癌的85%。顺铂是NSCLC化疗治疗中的基础药物，然而，由于原发性和获得性耐药的限制，其临床效果有限。为了提高NSCLC细胞对顺铂的敏感性，需要寻找新的策略来克服耐药机制。近年来，PARP抑制剂在肺癌治疗中的潜力逐渐显现，其通过阻断DNA修复机制，使癌细胞更容易受到顺铂等DNA损伤剂的攻击。然而，PARP抑制剂在DNA修复能力正常细胞中的作用机制仍不明确，特别是在NSCLC中的应用。此外，DNA甲基化水平的变化也被认为是导致顺铂耐药的重要因素，因此，通过调控DNA甲基化状态可能成为一种新的治疗策略。

TET酶是一类重要的DNA去甲基化酶，能够将5-甲基胞嘧啶（5mC）逐步氧化为5hmC，进而促进DNA去甲基化。在多种癌症中，包括肺癌，TET蛋白表达水平的降低和5hmC水平的下降是常见的现象。这种表观遗传学变化可能影响DNA修复能力，进而导致化疗耐药。因此，通过激活TET酶活性、恢复5hmC水平，可能成为一种有效克服肿瘤耐药性的方法。此外，研究发现PARP依赖的PARylation（一种蛋白质的共价修饰）会抑制TET酶的活性，而抑制PARylation则能够促进TET介导的DNA羟基化。这提示PARP抑制剂可能通过增强TET活性来提高NSCLC细胞对顺铂的敏感性。

### 2. 研究方法

本研究采用了多种实验手段来评估PARPi与顺铂的协同作用。首先，通过MTT法测定不同NSCLC细胞系（NCI-H460、NCI-H460/R和A549）及正常胚胎肺成纤维细胞（MRC-5）对顺铂的化学敏感性。结果显示，A549细胞对顺铂表现出最低的敏感性，且其5hmC水平显著低于其他细胞系。因此，选择A549细胞作为研究对象，以评估PARPi niraparib是否能够通过恢复5hmC水平来提高其对顺铂的敏感性。

为了进一步分析PARPi与顺铂的协同效应，采用了中位效应分析（Median Effect Principle）和SynergyFinder+在线工具，结合多种模型（如Loewe模型、Bliss模型、HSA模型和ZIP模型）来评估不同药物组合的相互作用。此外，还通过Western blot和RT-qPCR检测了TET酶的表达水平，同时利用流式细胞术和共聚焦显微镜分析了5hmC的全局水平。PARP活性则通过商业化的PARP活性检测试剂盒进行测定，以评估PARPi对PARP酶活性的影响。

### 3. 研究结果

研究结果表明，A549细胞对顺铂的耐药性与其5hmC水平密切相关。在不同浓度的顺铂处理下，A549细胞表现出较高的IC50值，即需要更高的药物浓度才能达到50%的细胞死亡率。这说明A549细胞对顺铂具有较强的耐药性。通过MTT法和流式细胞术分析发现，A549细胞中5hmC水平显著低于其他细胞系，尤其是在NCI-H460/R细胞中，5hmC水平有所升高，与顺铂的相对敏感性提高一致。

当使用PARP抑制剂niraparib处理A549细胞时，观察到其对细胞存活的抑制作用显著增强，并且5hmC水平显著上升。这表明niraparib能够通过抑制PARP活性，促进TET酶的活性，从而恢复5hmC水平。进一步的中位效应分析和SynergyFinder+工具的应用显示，niraparib与顺铂的联合治疗具有显著的协同效应，即CI值小于1，表明两者的结合能够增强顺铂的杀伤效果。这种协同作用可能与niraparib诱导的TET酶活性增强有关，从而促进了DNA羟基化，增加了DNA损伤，最终导致细胞凋亡。

此外，研究还分析了niraparib与DMOG（TET酶抑制剂）及维生素C（TET酶激活剂）的相互作用。结果显示，DMOG与niraparib的联合使用表现出拮抗作用，而维生素C与niraparib的联合使用则显示出显著的协同效应。这进一步支持了niraparib通过增强TET酶活性来促进5hmC生成的假设。同时，Western blot分析显示，niraparib和顺铂的联合使用显著提高了TET2蛋白的表达水平，这可能与5hmC水平的升高有关。

### 4. 讨论与意义

研究结果表明，PARP抑制剂niraparib能够通过抑制PARP活性，促进TET酶的活性，从而提高NSCLC细胞对顺铂的敏感性。这一发现为理解PARP抑制剂与顺铂协同作用的分子机制提供了新的视角。具体而言，PARP抑制剂通过减少PARylation，使得TET酶能够更有效地催化DNA去甲基化，从而恢复5hmC水平，增加DNA损伤，促进细胞凋亡。这种机制不仅适用于NSCLC，也可能在其他类型的癌症中具有相似的作用。

此外，本研究还发现，5hmC水平可以作为评估化疗反应的一个重要标志。对于具有低5hmC水平的患者，PARP抑制剂可能具有更高的治疗潜力。这提示在临床实践中，可以利用5hmC水平作为筛选可能受益于PARP抑制剂治疗的患者的生物标志物。同时，TET酶的激活可能成为一种新的表观遗传学治疗策略，通过改变DNA甲基化状态，增强化疗药物的疗效。

研究还指出，尽管niraparib对TET酶的表达水平影响不大，但其对TET酶活性的增强可能是通过促进其催化作用实现的。这一发现表明，PARP抑制剂的作用可能不仅仅局限于抑制PARP活性，还可能通过调控DNA甲基化状态来影响细胞的表观遗传特征。这种多层面的作用机制为开发更有效的癌症治疗策略提供了理论依据。

### 5. 未来研究方向

尽管本研究揭示了PARP抑制剂通过激活TET酶、恢复5hmC水平来增强顺铂疗效的机制，但仍有一些问题需要进一步研究。例如，PARP抑制剂是否通过复制压力介导的DNA损伤来激活TET酶，以及这种机制是否与顺铂的耐药性逆转有关，仍有待验证。此外，TET酶的表达和活性变化是否能够通过其他途径（如基因表达调控或表观遗传修饰）实现，也需要进一步探索。

在临床应用方面，未来的研究应关注如何将这些发现转化为实际的治疗策略。例如，通过检测患者的5hmC水平，可以筛选出可能从PARP抑制剂治疗中获益的患者群体。同时，结合维生素C等TET激活剂，可能能够进一步提高治疗效果。此外，研究还应探讨不同剂量的PARP抑制剂对5hmC水平和细胞凋亡的影响，以确定最佳的治疗方案。

总之，本研究为理解PARP抑制剂与顺铂协同作用的分子机制提供了新的证据，同时也为个性化癌症治疗提供了潜在的靶点。通过调控表观遗传学状态，特别是5hmC水平，可能成为克服肿瘤耐药性的有效策略。未来的研究应进一步探索这些机制在其他癌症类型中的适用性，并开发相应的治疗手段，以提高癌症患者的治疗效果。