综述：DNA聚合酶θ在癌症治疗中的作用：作用机制与调节剂开发

《Biochemical Pharmacology》：DNA polymerase theta in cancer therapy: mechanism of action and modulator development

本综述系统阐述了DNA聚合酶θ（Polθ）作为合成致死靶点在同源重组（HR）缺陷型癌症治疗中的最新进展。文章详细解析了Polθ的双域结构特征及其介导的theta介导末端连接（TMEJ）通路机制，重点总结了基于结构设计的Polθ抑制剂（如ART4215）、临床联合疗法（如与PARP抑制剂联用）及双靶点抑制剂（Polθ-PARP）的开发策略，为HRD肿瘤（如BRCA突变）的精准治疗提供了重要见解。

　　

结构特征与功能机制

DNA聚合酶θ（Polθ）作为人类DNA聚合酶家族的独特成员，其结构特征显著区别于其他家族成员。该酶由2590个氨基酸构成，分子量高达290-kDa，包含三个关键结构域：N端超家族2（SF2）解旋酶结构域（Polθ-HD）、非结构化中央结构域以及C端A家族聚合酶结构域（Polθ-PD）。这种双功能结构域配置使Polθ能够整合解旋酶活性与DNA合成功能，在DNA双链断裂（DSB）修复中发挥核心作用。其解旋酶结构域负责捕获并同步化断裂的DNA末端，而聚合酶结构域则通过识别微同源序列（5-25 bp）并启动DNA合成，完成错误倾向性的修复过程。

生物学活性与病理关联

Polθ是微同源介导末端连接（MMEJ，亦称theta介导末端连接TMEJ）通路的关键介质。与高保真的同源重组（HR）修复途径不同，Polθ介导的修复具有高错误率特征，使其成为基因组不稳定性肿瘤的生存依赖机制。研究表明，Polθ在正常组织中表达水平极低，但在多种恶性肿瘤（如乳腺癌、肺癌、结直肠癌和卵巢癌）中显著过表达，其中约70%的乳腺癌病例存在Polθ上调现象，且在HR缺陷（HRD）肿瘤中表达尤为突出。这种表达特征使Polθ成为极具肿瘤特异性的治疗靶点。

抑制剂开发与结构洞察

近年来，多项研究通过高通量筛选和理性药物设计策略，开发出系列Polθ抑制剂。2022年Gallant团队首次解析了Polθ抑制剂与蛋白的共晶结构，揭示ATP结合口袋的结构特征为新型抑制剂设计提供关键依据。代表性抑制剂ART558通过优化结构活性关系（SAR），其IC₅₀值达到7.9 nM，并展现优异的口服生物利用度。临床阶段抑制剂ART4215作为首个进入临床试验的Polθ抑制剂，目前正评估其单药及联合用药方案的安全性、药代动力学（PK）特性及抗肿瘤活性。

临床转化与联合策略

Polθ抑制剂与DNA损伤应答（DDR）靶向药物的联合治疗策略取得显著进展。ART6043的I/IIa期临床试验（NCT05898399）正在探索其与PARP抑制剂（如奥拉帕利、尼拉帕利）的协同抗肿瘤效应。临床前研究表明，Polθ抑制剂与ATR抑制剂、细胞周期检查点激酶（CHK1/2）抑制剂联用，可增强对ATM缺陷型肿瘤的合成致死效应。这种联合策略通过多通路协同阻断，有效克服肿瘤细胞的修复代偿机制。

创新策略与未来方向

双靶点抑制剂设计代表Polθ靶向治疗的新趋势。2024年Luo团队开发的Polθ-PARP双抑制剂25d（33），通过整合奥拉帕利的酞嗪结构和IDE95的双苯基药效团，实现双靶点协同抑制。蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）和分子胶等降解剂技术，为解决传统抑制剂耐药性问题提供新思路。当前研究挑战包括优化抑制剂的选择性、克服肿瘤异质性以及明确生物标志物体系，这些问题的解决将推动Polθ靶向治疗向精准医疗方向发展。