PARP7与芳香烃受体差异调控乳腺癌细胞增殖及STING诱导I型干扰素信号通路的机制研究

《Cellular Oncology》：PARP7 and aryl hydrocarbon receptor differentially regulate mammary cancer cell proliferation and STING-induced type I interferon signalling

本研究针对PARP7抑制剂RBN2397在乳腺癌治疗中作用机制不明确的问题，通过系统研究PARP7-AHR-IFN-I信号轴在Py8119和Py230小鼠乳腺癌细胞中的调控机制，发现PARP7抑制通过不同途径诱导细胞凋亡和自噬，且STING激动剂DMXAA可增强RBN2397对耐药细胞的敏感性，为乳腺癌靶向治疗提供了新的组合策略。

　　

在肿瘤免疫治疗领域，PARP7作为新型免疫调节靶点近年来备受关注。这种单ADP-核糖基转移酶不仅参与芳香烃受体(AHR)信号通路的负反馈调控，更被发现能够抑制I型干扰素(IFN-I)信号通路，从而影响抗肿瘤免疫应答。尽管PARP7抑制剂RBN2397在临床前研究中显示出良好的抗肿瘤效果，但其作用机制仍存在诸多未解之谜，特别是在不同乳腺癌亚型中，AHR和IFN-I信号通路如何协同调控PARP7抑制剂的抗癌效果尚不明确。

为了深入解析这一科学问题，挪威奥斯陆大学医学院Jason Matthews团队在《Cellular Oncology》发表了最新研究成果。研究人员选取了MMTV-PyMT小鼠模型来源的两种乳腺癌细胞系——间质样三阴性Py8119细胞和管腔样Py230细胞，通过多维度实验揭示了PARP7-AHR-IFN-I信号轴在调控乳腺癌细胞增殖中的复杂作用机制。

研究首先证实了两个细胞系均具有功能完整的AHR和STING诱导的IFN-I信号通路，但Py8119细胞表达更高水平的PARP7蛋白。值得注意的是，Py230细胞对AHR激动剂FICZ和STING激动剂DMXAA的反应更为强烈，提示不同乳腺癌亚型在信号通路激活方面存在显著差异。

在机制探索中，研究人员发现RBN2397处理能够增强AHR激动剂依赖的信号传导，并导致PARP7蛋白在细胞核内"滞留"。这种核滞留现象与PARP1/2抑制剂的作用机制相似，可能是药物发挥效力的关键因素。更为重要的是，研究发现PARP7对AHR和IFN-I信号通路的抑制效应在Py8119细胞中更为明显，这与该细胞系高表达PARP7的特征相符。

细胞增殖实验揭示了令人惊讶的结果：仅有Py8119细胞对RBN2397单药处理敏感，其IC₅₀值仅为5.6±0.52 nM，而Py230、4T1和EO771细胞均表现出耐药性。进一步机制研究表明，RBN2397通过诱导caspase-3(CASP3)和PARP1切割激活了Py8119细胞的凋亡程序，这一过程不依赖于TBK1激酶活性。

尽管Py230细胞对RBN2397单药耐药，但联合使用STING激动剂DMXAA后，这些细胞对PARP7抑制的敏感性显著提高，IC₅₀值降至9.7±2.2 nM。深入机制探索发现，这种协同作用并非通过凋亡途径，而是通过诱导自噬实现，表现为LC3B-II蛋白水平的增加。

研究人员还通过CRISPR/Cas9技术构建了Ahr基因敲除(AhrKO)细胞系，发现AHR缺失对不同细胞系的影响具有差异性。在Py8119细胞中，AHR缺失反而降低了对RBN2397的敏感性，而在Py230细胞中，AHR缺失或药理抑制与DMXAA联合处理进一步增强了RBN2397的抗增殖效果。

本研究主要采用了以下关键技术方法：通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建Ahr基因敲除细胞系；利用RT-qPCR和Western blot分析基因和蛋白表达；采用IncuCyte实时细胞分析系统和CellTiter-Glo荧光检测法评估细胞增殖；通过染色质免疫沉淀(ChIP)技术研究转录因子与DNA结合；使用ELISA法检测细胞因子分泌水平。

3.1 Py8119和Py230细胞表达功能性AHR和IFN-I信号通路

研究人员首先证实了两个细胞系均表达AHR和PARP7蛋白，其中Py8119细胞的PARP7表达水平更高。AHR激动剂FICZ可诱导Cyp1a1基因表达，而STING激动剂DMXAA能激活Ifnb和Cxcl10表达，表明这两个信号通路在细胞中功能完整。

3.2 RBN2397增强AHR激动剂依赖性信号传导并稳定核PARP7蛋白水平

研究发现RBN2397与FICZ联合处理可协同增强Cyp1a1 mRNA表达，这种效应在Py8119细胞中更为明显。亚细胞定位实验显示RBN2397导致PARP7在核内滞留，ChIP实验进一步证实RBN2397能增强AHR与Cyp1a1启动子的结合。

3.3 RBN2397差异影响DMXAA诱导的IFN-I信号传导

在Py8119细胞中，RBN2397与DMXAA协同增强Ifnb和Cxcl10表达，而在Py230细胞中这种协同效应较弱。Western blot分析显示两个细胞系在STING-TBK1-IRF3信号通路激活方面存在差异。

3.4 Py8119细胞对RBN2397的抗增殖效应敏感

细胞增殖实验表明Py8119细胞对RBN2397高度敏感(IC₅₀=5.6 nM)，而Py230、4T1和EO771细胞均耐药。机制研究显示RBN2397通过诱导凋亡抑制Py8119细胞增殖，表现为CASP3和PARP1的切割。

3.5 DMXAA通过诱导自噬使Py230细胞对RBN2397敏感

虽然Py230细胞对RBN2397单药耐药，但DMXAA联合处理可显著增强其敏感性。这种效应与自噬标志物LC3B-II增加相关，而非凋亡途径。

3.6 AHR药理激活或抑制对RBN2397敏感性影响有限

不同AHR配体（激动剂FICZ、5F-203、tapinarof和拮抗剂BAY2416964）与RBN2397联合处理，对细胞增殖影响较小，表明AHR活性不是决定RBN2397敏感性的主要因素。

3.7 Ahr缺失增强Py8119细胞中STING诱导的IFN-I信号传导

AhrKO细胞显示基础Ifnb水平升高，且对DMXAA和RBN2397的反应增强。Western blot分析表明AHR缺失导致STAT1、STAT2和IRF9蛋白水平升高。

3.8 AHR缺失或抑制增强Py230细胞对DMXAA依赖性RBN2397的敏感性

在Py230细胞中，AHR缺失或BAY2416964抑制与DMXAA联合处理，可进一步增强RBN2397的抗增殖效果，这种效应与自噬激活相关。

本研究系统阐明了PARP7在不同乳腺癌细胞系中调控AHR和IFN-I信号通路的复杂机制。研究发现PARP7抑制的抗增殖效应具有细胞类型特异性：在敏感细胞中通过诱导凋亡实现，而在耐药细胞中需要STING激活才能通过自噬途径发挥作用。更重要的是，研究揭示了AHR在调控这一过程中的双重角色——在不同细胞背景下既可增强也可减弱PARP7抑制的效果。

这些发现不仅深化了对PARP7-AHR-IFN-I信号轴在乳腺癌中作用机制的理解，更重要的是为临床治疗策略提供了新思路：对于PARP7抑制剂单药不敏感的乳腺癌患者，联合STING激动剂可能是一种有效的治疗选择。该研究为开发针对不同乳腺癌亚型的个性化联合治疗方案奠定了理论基础，具有重要的临床转化价值。