褪黑素通过MTNR1B/TRIP13轴抑制非小细胞肺癌DNA修复与增殖的新机制

《Cell Death Discovery》：Melatonin suppresses cancer cell proliferation, DNA repair and expression of the oncogene TRIP13

本研究针对非小细胞肺癌(NSCLC)治疗耐药性难题，揭示了褪黑素(MT)通过特异性激活MTNR1B受体下调致癌基因TRIP13表达的新机制。研究发现MT不仅抑制肺癌细胞增殖和迁移，还通过降低RAD51(同源重组修复)和XRCC5(非同源末端连接)蛋白表达水平，显著增强放疗敏感性。尤为重要的是，TRIP13敲除细胞对MT处理更敏感，且MT与TRIP13抑制剂DCZ0415联用产生协同抗肿瘤效应，为NSCLC靶向治疗提供了创新性联合策略。

　　

在肺癌治疗领域，非小细胞肺癌(NSCLC)作为最常见的肺癌亚型，始终是临床医生面临的重大挑战。尽管手术、化疗和放疗等技术不断进步，但肿瘤细胞对传统治疗的耐药性问题依然突出，特别是DNA损伤修复能力的增强往往导致放疗效果不佳。近年来，科学家们发现一个有趣现象：许多原本仅在生殖细胞中特异性表达的基因，在肺癌细胞中异常激活，这些"生殖细胞癌症基因"(GC基因)可能赋予肿瘤细胞更强的DNA修复能力和增殖活性。其中，甲状腺激素受体相互作用子13(TRIP13)作为关键的AAA-ATP酶，在调控细胞有丝分裂和DNA损伤修复中扮演重要角色，成为潜在的治疗靶点。

与此同时，褪黑素(MT)这一传统上被认为主要调节昼夜节律的激素，近年来在癌症研究领域展现出多方面的抗肿瘤活性。然而，MT如何影响NSCLC的分子机制，特别是其是否通过特定受体调控关键致癌基因表达，仍有待深入探索。发表在《Cell Death Discovery》的这项研究，正是着眼于这一科学问题，系统揭示了MT通过MTNR1B受体下调TRIP13表达，进而抑制DNA修复通路的新机制。

研究人员主要运用了细胞活力检测(Alamar Blue)、EdU细胞增殖分析、克隆形成实验、伤口愈合实验、Western blot蛋白印迹、免疫荧光染色(γ-H2AX和RAD51焦点计数)、qRT-PCR以及基因敲除/ knockdown等技术方法，并利用TCGA数据库进行临床相关性分析。

Melatonin inhibits NSCLC cell proliferation

研究团队首先评估了MT对NSCLC细胞系H1703和H1437的抑制作用。通过剂量依赖性实验发现，MT处理48小时后，两种细胞的活力均显著降低。EdU掺入实验直接证实MT能够抑制DNA合成，而克隆形成实验进一步显示MT长期处理可显著降低细胞存活率。伤口愈合实验表明MT还能抑制细胞迁移能力。Western blot分析发现增殖细胞核抗原(PCNA)蛋白水平在MT处理后下降，从分子水平验证了MT的抗增殖效应。

The expression of TRIP13 correlates with LUAD patient survival

通过对TCGA数据库的分析，研究人员发现TRIP13 mRNA在肺腺癌(LUAD)和肺鳞癌(LUSC)组织中的表达均显著高于正常肺组织。在LUAD中，TRIP13表达水平随肿瘤分级升高而增加，且高TRIP13表达患者的总生存期明显缩短。虽然在LUSC中TRIP13表达也与肿瘤分期相关，但与患者生存率无显著统计学关联，提示TRIP13在不同NSCLC亚型中的预后价值可能存在差异。

Potential involvement of MTNR1B(MT2) in TRIP13 downregulation by MT in NSCLC cells

机制探索发现，MT处理能显著降低TRIP13在mRNA和蛋白水平的表达。尤为重要的是，Western blot分析显示MT处理后MTNR1B受体表达上调，而MTNR1A受体无明显变化。电离辐射(IR)处理并不改变MT受体的基础表达水平，且MT与IR联合处理结果与单独MT处理相似，表明MT对TRIP13的下调作用可能与MTNR1B受体特异性相关。

Blockage of MTNR1B impairs melatonin's ability to reduce cell proliferation and decrease TRIP13

为验证MTNR1B受体的关键作用，研究人员使用特异性抑制剂Luzindole进行处理。结果显示，Luzindole能显著削弱MT对细胞增殖、克隆形成和迁移的抑制作用。Western blot分析进一步证实，Luzindole可阻断MT诱导的TRIP13下调。通过siRNA特异性敲低MTNR1A或MTNR1B受体，发现仅MTNR1B敲低能逆转MT对TRIP13表达和细胞增殖的抑制作用，明确证实了MTNR1B在介导MT抗肿瘤效应中的核心地位。

Melatonin inhibits HR and suppresses TRIP13

DNA损伤修复实验显示，MT处理显著增加IR诱导的γ-H2AX焦点数量(指示DNA双链断裂积累)，同时减少RAD51焦点形成(指示同源重组修复抑制)。Western blot分析表明MT下调TRIP13、RAD51和XRCC5蛋白表达。使用TRIP13抑制剂DCZ0415的实验发现，MT与DCZ0415联合处理对RAD51的抑制效果强于单药处理，表明MT对RAD51的影响主要通过TRIP13介导。

Increase in the anti-proliferative effects of melatonin in combination with DCZ0415

值得注意的是，TRIP13敲除(KO)细胞对MT处理更为敏感，细胞活力下降更明显。MT与TRIP13抑制剂DCZ0415联合处理在克隆形成实验中显示出协同抗增殖效应，表明靶向TRIP13可增强MT的治疗效果。

本研究系统阐明了MT通过MTNR1B受体下调TRIP13表达的新信号通路，不仅抑制NSCLC细胞增殖和迁移，更重要的是通过降低RAD51和XRCC5表达水平，削弱肿瘤细胞的DNA损伤修复能力，从而增强放疗敏感性。研究发现TRIP13敲除细胞对MT更敏感，且MT与TRIP13抑制剂DCZ0415联用产生协同效应，为NSCLC治疗提供了新的联合策略。由于TRIP13在正常体细胞中表达有限，主要存在于睾丸组织，靶向TRIP13的治疗可能具有较好的安全性特征。这一发现不仅深化了对MT抗肿瘤机制的理解，也为开发针对GC基因的精准疗法提供了重要理论依据。