《Phytomedicine》：Atractylenolide I Activates the DNA Damage-Apoptosis Axis in Colorectal Cancer Patient-derived Organoids by Dual-Targeting XRCC5 and CLTC
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结直肠癌患者源性器官oids（PDOs）模型显示艾叶酮醇I（ATT-1）通过靶向CLTC和XRCC5干扰DNA修复并诱导凋亡，与奥沙利铂和NU7441协同增效，验证了传统中药成分在精准肿瘤学中的多靶点治疗潜力。
林晨|张超|吴学伟|胡玉清|潘毅|常杰|梅晨轩|徐书晨|于一涵|张家琪|戴康福|王建平|杜金林|徐文霞
中国浙江省金华市321000，浙江大学医学院附属金华医院精准医学中心中央实验室
摘要
背景
结直肠癌（CRC）是全球主要的恶性肿瘤之一。患者来源的类器官（PDOs）是癌症研究的先进模型。白术（Atractylodes macrocephala）中的关键生物活性内酯成分——阿特拉蒂莱诺醇I（ATT-1）已显示出抗癌潜力，但其在对临床相关的CRC PDO模型中的作用机制仍不清楚。
目的
利用结直肠癌PDOs评估ATT-1的抗肿瘤效果及其分子机制。
方法
我们研究了ATT-1在CRC PDOs中的作用，评估了其对细胞活力、增殖（EdU）、凋亡（TUNEL）和DNA损伤（γ-H2AX）的影响。还评估了ATT-1与奥沙利铂或NU7441的联合疗法在PDO模型中的效果。多组学分析（RNA-seq和代谢组学）揭示了转录和代谢的变化。通过LiP-MS和CETSA确定了直接靶点，并通过shRNA敲低进行了验证。分子对接和动力学模拟表征了结合相互作用。在小鼠异种移植模型中验证了ATT-1的体内疗效、安全性和联合疗法效果。
结果
ATT-1选择性抑制了CRC PDOs的增殖，诱导凋亡并抑制DNA损伤修复。多组学分析显示脂质代谢、核苷酸合成和细胞周期进程受到干扰。我们通过LiP-MS、CETSA和功能敲低实验确定了CLTC和XRCC5为ATT-1的直接蛋白质靶点。ATT-1与奥沙利铂和NU7441联合使用，在PDO和异种移植模型中均增强了抗肿瘤效果，且未表现出显著的肝肾毒性。此外，ATT-1具有良好的药代动力学特性。
结论
本研究通过利用PDOs直接发现新靶点，证明ATT-1是一种有前景的多靶点结直肠癌治疗药物。我们独特地发现了两个新的高亲和力靶点CLTC和XRCC5，并阐明了一种双重靶向机制：ATT-1的结合会破坏DNA损伤修复并触发凋亡。这种新机制及其与标准化疗的强大协同作用为将传统中药整合到现代精准肿瘤学中提供了有力策略。
部分摘录
背景
结直肠癌作为全球主要的恶性肿瘤，由于其高发病率和死亡率而威胁人类健康。手术、化疗、放疗、靶向治疗和免疫治疗是可供患者选择的治疗方法（Bunjo & Sammour, 2025; Sultan et al., 2025）。传统中药是治疗癌症的宝贵资源，具有更高的疗效和更低的不良反应风险（Hui et al., 2024; D. Zhang et al., 2024）。
患者来源的类器官（PDO）培养和药物检测
结直肠癌PDOs在24孔板中用1:1比例的GFR Matrigel和DMEM/F12K培养基培养，并覆盖完整的人类结肠癌类器官培养基（WMH-03），在37°C/5% CO?条件下培养，每三天更换一次培养基。进行药物检测时，将PDOs分离成单细胞，接种到96孔板中（每孔3,000个细胞），并在第3天以IC50浓度处理ATT-1，持续5天。联合治疗包括ATT-1、奥沙利铂或NU7441等。
ATT-1抑制结直肠癌PDOs的增殖
我们之前的工作描述了结直肠癌PDOs的培养和特性（L. Chen et al., 2022）。在本研究中，我们用不同浓度的ATT-1处理了四种已建立的结直肠癌PDOs（CRC5、CRC11、CRC107和CRC118）。相应患者的临床特征见表2。两种结直肠癌PDOs（CRC5和CRC11）的形态和分子病理特征已得到研究。
讨论
ATT-1是白术的主要活性成分，其结构类似物阿特拉蒂莱诺醇II和III具有不同的生物活性。虽然阿特拉蒂莱诺醇III具有抗炎和神经保护作用，但其抗癌活性较弱，因此目前的抗肿瘤研究主要集中在ATT-1和阿特拉蒂莱诺醇II上（Deng et al., 2021）。大量的体外研究表明ATT-1在抑制恶性行为和增强免疫反应方面发挥作用。
局限性
本研究存在一些局限性。最重要的是结直肠癌的巨大异质性，它包含许多病理和分子亚型（例如CMS亚型），每种亚型的治疗方案和药物敏感性可能不同。尽管PDOs是这类研究的优秀模型，但目前的CRC类器官生物库规模和多样性不足以全面评估阿特拉蒂莱诺醇的敏感性。
结论
总之，我们的研究为将ATT-1开发为抗癌药物提供了坚实的临床前基础，证明了它通过双重靶向XRCC5和CLTC来抑制结直肠癌生长，导致DNA修复受损和细胞凋亡，并显示出与标准化疗的协同作用（图11）。为了将这一潜力推进到临床应用，未来的工作需要关注：1）全面的体内毒理学和药代动力学研究，以确定其治疗窗口；2）积极进行相关研究。
作者贡献
林晨：撰写原始草稿、概念构思、方法设计、实验实施、数据管理。
张超吴学伟胡玉清潘毅常杰梅晨轩徐书晨于一涵张家琪戴康福王建平杜金林徐文霞
伦理声明
涉及人类参与者的研究遵循了《赫尔辛基宣言》的原则。研究方案已获得浙江大学医学院附属金华医院伦理委员会的正式审查和批准（批准编号：Research 2023-Ethical Opinion-sb64）。所有受试者在参与前均提供了书面知情同意书。收集的所有个人数据在分析过程中被保密和匿名处理，以保护隐私。
利益冲突
作者声明没有已知的利益冲突。
未引用的参考文献
Piazza et al., 2018; Qin et al., 2021; Zhang et al., 2022; Chen et al., 2025; Fan et al., 2022
CRediT作者贡献声明
林晨：撰写原始草稿、方法设计、实验实施、数据管理、概念构思。
张超：方法设计、实验实施、数据管理。
吴学伟：撰写、审稿与编辑、验证。
胡玉清：实验实施。
潘毅：实验实施。
常杰：实验实施。
梅晨轩：实验实施。
徐书晨：实验实施。
于一涵：实验实施。
张家琪：实验实施。
戴康福：实验实施。
王建平：实验实施。
杜金林：撰写、审稿与编辑。
徐文霞：
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文工作的已知利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了浙江省自然科学基金（编号：LTGY23H160025）、浙江省中医药科技计划（编号：2024ZL1183）、金华市科技研究重大项目（编号：2024-03-004）、金华市科技研究重点项目（编号：2023-3-111）、国家自然科学基金（编号：82373354）以及浙江省自然科学基金的支持。
