联合疗法克服ATM缺陷前列腺癌继发性PARP抑制剂耐药机制的研究

《npj Precision Oncology》：Combination therapy overcomes secondary PARPi resistance in ATM-deficient prostate cancer

本研究针对ATM缺陷前列腺癌对PARP抑制剂(PARPi)继发耐药难题，通过构建耐药模型揭示ATR-CHK1信号轴活化是关键耐药机制。研究发现PARPi-ATRi联合治疗可显著恢复耐药肿瘤敏感性，为临床克服耐药提供了新策略。

　　

在精准肿瘤学快速发展的今天，PARP抑制剂(PARPi)已成为转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)的重要治疗选择。这类药物特别适用于携带同源重组修复(HRR)基因突变的患者，其中BRCA2缺陷患者往往能获得深度且持久的疗效。然而，ATM基因突变作为前列腺癌中常见的DNA损伤反应(DDR)基因改变（约占5-10%），其预测PARPi疗效的价值却一直存在争议。虽然临床试验中观察到部分ATM缺陷患者对PARPi有反应，但总体反应率较低，近期荟萃分析也未显示该亚组患者能获得生存获益。这种疗效的异质性使得阐明ATM缺陷前列腺癌对PARPi的敏感性和耐药机制成为当务之急。

由Joaquin Mateo博士领导的研究团队在《npj Precision Oncology》上发表了最新研究成果，深入探讨了ATM缺陷前列腺癌模型中对PARPi产生继发耐药的分子机制，并提出了有效的联合治疗策略。研究人员基于前期构建的ATM基因敲除(ATM-KO)前列腺癌模型，通过长期暴露于奥拉帕利(olaparib)或新型高选择性PARP1抑制剂沙鲁帕利(saruparib)的筛选压力，成功建立了获得性PARPi耐药细胞系(CL-5R1-3)。这些耐药模型为研究肿瘤细胞如何适应并最终抵抗PARPi治疗提供了宝贵工具。

研究采用的技术方法包括：通过长期药物暴露建立体外耐药模型；利用RNA测序(RNAseq)进行转录组分析；通过免疫荧光和Western blot评估DNA损伤标志物(γH2AX)、同源重组修复标志物(RAD51 foci)和复制应激标志物(RPA foci)；采用DNA纤维分析评估复制叉进程；通过细胞系来源的异种移植(CDX)模型进行体内药效验证；使用靶向二代测序 panel分析基因组改变。

结果部分

交叉敏感性与选择性PARP1抑制及继发耐药模型

研究人员首先评估了新型高选择性PARP1抑制剂沙鲁帕利在ATM-KO CL-5模型中的抗肿瘤活性。与奥拉帕利(IC₅₀=1.3μM)和鲁卡帕利(rucaparib，IC₅₀=1.9μM)相比，沙鲁帕利显示出更强的效力(IC₅₀=0.2μM)。通过6-8个月的剂量递增暴露，成功建立了三个对奥拉帕利和沙鲁帕利均耐药的CL-5R模型，这些模型对所有测试的PARPi均表现出交叉耐药。

继发性PARPi耐药的特征

耐药模型的细胞倍增时间与亲本敏感模型无显著差异。基因组分析确认ATM表达持续缺失，且未发现新的DDR基因或前列腺癌相关基因的基因事件。PARP1表达和活性(通过PAR化实验评估)也得以保留。值得注意的是，耐药细胞在PARPi处理后表现出Chk1磷酸化水平增加，并能绕过敏感细胞中观察到的G2/M期阻滞。

RNAseq鉴定PARPi耐药后细胞周期和DDR反应的失调

转录组分析揭示了耐药模型与敏感模型之间的关键差异。在PARPi处理后，耐药模型中多个DNA损伤修复相关通路显著上调，包括双链断裂(DSB)修复、DNA损伤旁路、同源重组修复(HRR)和D-loop结构解析等过程。特别值得注意的是，与获得性PARPi耐药相关的基因特征，如G2/M期转换和检查点、G2/M DNA损伤检查点或复制应激反应中ATR的激活特征均显著上调。单个基因分析显示CHEK1、MRE11和WEE1在耐药细胞中表达增加。

联合PARP-ATR抑制逆转PARPi耐药

基于ATR-CHK1信号在耐药模型中的依赖性增加，研究人员评估了PARPi与ATR抑制剂(ATRi)联合使用的效果。虽然单药ATRi无效，但PARPi-ATRi联合治疗在耐药模型中表现出显著的协同抗肿瘤活性。体内实验进一步证实，在CL-5R异种移植模型中，只有联合治疗能有效抑制肿瘤生长，这与细胞死亡(cleaved caspase-3)增加和细胞增殖(Ki67)减少相一致。

功能表征揭示治疗对DNA损伤修复和复制应激的影响

敏感和耐药模型在PARPi暴露后均能形成RAD51焦点，表明HRR功能得以保留。然而，联合治疗显著降低了耐药模型中的RAD51焦点形成，同时增加了染色质结合的RPA(核焦点)，这是复制应激的标志。DNA纤维实验显示，联合治疗导致耐药模型中新生DNA纤维长度缩短，表明复制叉进展受阻和复制应激加剧。

研究结论与意义

本研究系统阐明了ATM缺陷前列腺癌中对PARPi产生继发耐药的关键机制。研究发现，耐药细胞通过增强ATR-CHK1信号通路来补偿ATM缺失，从而绕过PARPi诱导的复制应激和细胞周期阻滞。这种适应性反应使肿瘤细胞能够在持续的PARPi压力下存活并增殖。

最重要的临床意义在于，研究证明PARPi-ATRi联合治疗能有效克服这种获得性耐药，通过加剧复制应激、诱导复制叉崩溃和抑制HRR功能，重新使耐药肿瘤对治疗敏感。这一发现为ATM缺陷前列腺癌患者提供了一种有前景的治疗策略，特别是对于那些在接受PARPi治疗后出现疾病进展的患者。

研究还强调了沙鲁帕利作为高选择性PARP1抑制剂在ATM缺陷背景下的潜在治疗价值，但同时指出，在奥拉帕利耐药后使用沙鲁帕利可能无效，这提示临床实践中序贯使用不同PARPi的策略可能不适用于前列腺癌。

该研究的局限性包括仅使用22Rv1细胞系衍生模型，未能完全反映人类前列腺癌的异质性和肿瘤微环境影响，以及使用免疫缺陷小鼠模型无法评估ATM缺失对肿瘤-免疫系统相互作用的影响。

总之，这项研究不仅深化了我们对ATM缺陷前列腺癌PARPi耐药机制的理解，更重要的是为克服这种耐药性提供了切实可行的治疗策略。通过靶向ATR-CHK1这一适应性DDR通路，有望延长PARPi的治疗效果，最终改善患者的临床结局。这些发现为未来临床试验设计提供了理论基础，推动了个性化治疗在精准肿瘤学领域的发展。