通过KRAS信号通路重新激活实现的CDC7稳定化会降低KRAS突变型结直肠癌对化疗的敏感性

《Pharmacological Research》：CDC7 stabilized by KRAS signaling reactivation impairs chemosensitivity in KRAS-mutant colorectal cancer

KRAS突变结直肠癌中CDC7通过MAPK/PI3K通路稳定化促进化疗耐药，基因或药理性抑制CDC7与5-FU/oxaliplatin联用显著增强疗效。

　　KRAS，作为结直肠癌（CRC）中最常见的突变原癌基因之一，长期以来被视为癌症治疗中的重大挑战。尽管5-氟尿嘧啶（5-FU）和奥沙利铂仍然是KRAS突变型CRC化疗的基石，但它们的疗效常受到内在和获得性耐药的制约。为了找到增强这两种化疗药物敏感性的策略，研究者们致力于揭示其共同机制。本研究发现，细胞分裂周期7（CDC7）这一高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，对于KRAS突变型CRC的化疗反应具有关键调控作用。CDC7在DNA复制的启动中发挥核心作用，通过与DBF4（也称为ASK1）形成功能复合体，并磷酸化MCM2-7复合体，从而激活复制起始过程。在癌症生物学中，CDC7因其在促进肿瘤增殖、维持基因组稳定性和应答复制压力方面的关键作用而受到广泛关注。本研究揭示了在基因毒性压力下，KRAS-MAPK/PI3K通路的适应性再激活通过干扰HRD1介导的细胞质降解并促进CDC7向细胞核转移，从而稳定CDC7并增强DNA损伤耐受性。这一适应性过程是5-FU和奥沙利铂耐药的共同机制，为增强KRAS突变型CRC的化疗敏感性提供了新的治疗思路。

KRAS突变在约50%的CRC病例中普遍存在，这些突变通常发生在第12、13和61位密码子，导致KRAS蛋白持续处于激活的GTP结合状态。这种持续激活会通过下游效应器（特别是MAPK和PI3K-AKT通路）的过度激活，促进肿瘤细胞的不受控制增殖、转移和治疗抵抗。因此，KRAS突变型CRC代表了最具侵略性和治疗抵抗性的癌症亚型之一，亟需新的治疗策略。目前，基于5-FU或奥沙利铂的化疗方案仍然是KRAS突变型CRC的一线治疗，然而，这类患者通常获得有限的临床益处，生存期较短，多数最终会进展。因此，开发增强KRAS突变型CRC化疗敏感性的策略至关重要。

本研究通过定量蛋白质组学分析，发现了在5-FU和奥沙利铂治疗下，KRAS-MAPK/PI3K通路的再激活是导致CDC7积累和耐药的关键因素。KRAS的表达水平与CDC7蛋白水平密切相关，表明KRAS信号在调控CDC7稳定性中发挥核心作用。此外，研究还发现，KRAS-MAPK/PI3K通路通过调控CDC7与HRD1的相互作用，影响其泛素化和随后的蛋白酶体降解。HRD1是一种E3泛素连接酶，主要参与内质网相关降解（ERAD）过程，通过泛素化异常折叠或未组装的内质网蛋白，促进其蛋白酶体降解，从而维持蛋白稳态。然而，HRD1的功能不仅限于内质网，它还在细胞质和细胞核穿梭蛋白的调控中发挥作用。在本研究中，KRAS-MAPK/PI3K通路被证实能够促进CDC7的核转位，从而干扰HRD1介导的泛素化和降解过程，最终导致CDC7的积累。这种通路的再激活为肿瘤细胞提供了对DNA损伤的耐受能力，进而影响化疗的疗效。

研究进一步探讨了CDC7在KRAS突变型CRC中的功能和调控机制。通过体内和体外实验，发现CDC7的遗传或药理学抑制能够显著抑制肿瘤细胞的增殖，并与5-FU和奥沙利铂产生协同效应。这种协同效应不仅体现在细胞存活率的降低，还表现在DNA损伤标志物γH2AX的增加，以及DNA损伤反应（DDR）和细胞凋亡的增强。这些结果表明，CDC7在调控KRAS突变型CRC对化疗的敏感性中起着关键作用。通过靶向CDC7，可能为KRAS突变型CRC提供新的治疗策略，以恢复其对5-FU和奥沙利铂的敏感性。

研究还通过临床样本分析，揭示了CDC7表达与CRC进展及KRAS通路激活之间的关联。在65对CRC肿瘤组织与正常组织的免疫组化（IHC）分析中，发现CRC组织中CDC7的表达显著高于正常组织，且晚期CRC（根据TNM分期）中CDC7的表达水平更高。此外，CDC7的表达与无进展生存期（PFS）呈负相关，进一步支持了其在肿瘤耐药中的作用。这些结果表明，CDC7不仅是KRAS通路的下游效应器，还可能作为潜在的治疗靶点。

本研究还探讨了CDC7的蛋白稳态调控机制。通过使用泛素化修饰分析和免疫共沉淀（Co-IP）技术，发现KRAS-MAPK/PI3K通路能够通过干扰CDC7与HRD1的相互作用，调控其泛素化和蛋白酶体降解。这种调控机制不仅影响CDC7的稳定性，还影响其在细胞内的分布。当KRAS通路被抑制时，CDC7的蛋白水平显著降低，而HRD1的过表达则导致CDC7的降解。这些发现揭示了KRAS通路如何通过HRD1的调控机制影响CDC7的稳定性，从而影响肿瘤对化疗的敏感性。

此外，研究还探讨了CDC7抑制剂TAK-931在KRAS突变型CRC中的治疗潜力。通过浓度-反应组合实验，发现TAK-931与5-FU或奥沙利铂联合使用时，能够显著增强其抗肿瘤效果。这表明，针对CDC7的治疗策略可能在KRAS突变型CRC中具有广阔的临床应用前景。然而，CDC7在DNA复制中的核心作用也意味着其长期抑制可能带来潜在的毒性风险，例如对造血系统的持续压力，可能导致骨髓毒性或延迟造血恢复。因此，在临床转化过程中，需要仔细评估其长期影响，并考虑联合治疗方案中的剂量调整和辅助支持措施。

综上所述，本研究揭示了KRAS-MAPK/PI3K通路如何通过调控CDC7的蛋白稳态和细胞定位，影响KRAS突变型CRC对化疗的敏感性。这些发现不仅为理解KRAS驱动的肿瘤耐药机制提供了新的视角，还为开发针对KRAS突变型CRC的新型治疗策略奠定了基础。通过靶向CDC7，有望恢复肿瘤细胞对5-FU和奥沙利铂的敏感性，从而提高这类难治性CRC患者的临床疗效。未来的研究可以进一步探索CDC7在其他MAPK/PI3K超激活肿瘤中的作用，并评估其在临床中的应用前景。