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胶质母细胞瘤（GB）治疗耐药性难题亟待解决，研究人员聚焦胶质瘤干细胞（GSCs）高效 DNA 损伤修复机制，开展 AATF 调控非同源末端连接（NHEJ）通路研究，发现 AATF 通过稳定 XRCC4 增强 NHEJ 修复，为克服 GB 耐药提供新策略。
脑癌一直是医学领域的 “顽固堡垒”，胶质母细胞瘤（glioblastoma, GB）作为其中恶性程度最高的类型，更是让医生和患者谈之色变。这种肿瘤不仅生长迅猛，还对放化疗表现出极强的抵抗性，患者预后极差。而这背后，胶质瘤干细胞（glioma stem-like cells, GSCs）扮演了关键角色 —— 它们如同肿瘤中的 “种子”，凭借强大的 DNA 损伤修复能力，在放化疗的 “攻击” 下依然能存活并驱动肿瘤复发。然而，GSCs 究竟是如何实现高效 DNA 修复的？这一机制长期未被完全揭示，也成为突破 GB 治疗瓶颈的关键科学问题。
为了攻克这一难题，中国南湖实验室、国家生物医学分析中心等机构的研究人员展开了深入研究。他们的成果发表在国际权威期刊《Nature Communications》上，首次揭示了凋亡拮抗转录因子（apoptosis antagonizing transcription factor, AATF）在 GB 治疗抵抗中的核心作用，为靶向 GSCs 的治疗策略提供了全新思路。
研究人员采用了多种关键技术手段：通过蛋白质组学筛选（LC-MS/MS）鉴定 GSCs 中差异表达的蛋白；利用免疫荧光染色（IF）和蛋白质免疫印迹（IB）技术检测 DNA 损伤标记物 γ-H2AX、关键蛋白 AATF 和 XRCC4 的表达与定位；构建 GB 小鼠原位移植瘤模型，结合放疗和化疗药物替莫唑胺（temozolomide, TMZ）处理，评估 AATF 缺失对肿瘤生长和小鼠生存的影响；运用免疫共沉淀（co-IP）和 GST 下拉实验验证蛋白间相互作用；通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术敲除 AATF，结合 NHEJ 和同源重组（homologous recombination, HR）修复报告系统，阐明 AATF 调控的 DNA 修复通路。此外，研究还纳入了临床样本，分析 AATF 与 XRCC4 表达与 GB 患者预后的相关性。
GSCs 展现强大 DNA 损伤修复能力
研究发现，与分化的胶质母细胞瘤细胞（differentiated GB cells, DGCs）相比，GSCs 在受到电离辐射（IR）后，DNA 损伤标记物 γ-H2AX 的积累显著更少，且修复速度更快。通过磁珠分选 CD133 + 细胞富集 GSCs，进一步证实其高效修复能力，提示 GSCs 的修复机制是其抵抗放化疗的关键。
AATF 高表达驱动 GSCs DNA 修复
蛋白质组学筛选发现，AATF 在 GSCs 和 GB 组织中显著高表达。敲低 AATF 后，GSCs 中 γ-H2AX 水平显著升高，彗星实验也证实 DNA 损伤增加。机制研究表明，AATF 与非同源末端连接（non-homologous end-joining, NHEJ）通路核心蛋白 XRCC4（X-ray repair cross-complementing protein 4）直接结合，通过抑制泛素化蛋白酶体途径介导的降解，稳定 XRCC4 蛋白水平。在多种肿瘤细胞系中，AATF 缺失均导致 XRCC4 减少，提示其作用具有普遍性。
DNA 损伤诱导 AATF 磷酸化与修复启动
当 DNA 损伤发生时，ATM 激酶迅速磷酸化 AATF 的 Ser189 位点，导致 AATF 与 XRCC4 解离，释放的 XRCC4 得以快速募集到 DNA 断裂位点，启动 NHEJ 修复。敲除 ATM 或使用 ATM 抑制剂 KU-55933 后，AATF-XRCC4 复合物解离受阻，NHEJ 修复效率显著下降。磷酸化缺陷突变体（AATF）无法有效解离 XRCC4，导致 GSCs 对放疗敏感性增强，证实 ATM 介导的磷酸化是 AATF 发挥功能的关键步骤。
靶向 AATF 增强 GB 对放化疗敏感性
在小鼠原位移植瘤模型中，诱导性敲低 AATF 显著抑制肿瘤生长，延长小鼠生存期，且与放疗或 TMZ 联合使用时效果更佳。CRISPR-Cas9 敲除 AATF 同样增强了肿瘤对放疗的敏感性，减少复发。机制上，AATF 缺失导致 XRCC4 泛素化降解增加，NHEJ 修复功能受损，γ-H2AX 积累和细胞凋亡显著增加。此外，合成靶向 AATF-XRCC4 相互作用的多肽，可有效阻断复合物形成，增强 GB 细胞对 DNA 损伤的敏感性，为开发新型治疗药物提供了实验依据。
临床相关性：AATF 与 XRCC4 高表达预示不良预后
对临床样本的分析显示，AATF 和 XRCC4 蛋白在 GB 组织中显著高于癌旁正常脑组织，且在高级别胶质瘤中表达更高。两者的表达水平呈正相关，且与患者预后密切相关 —— 高表达患者的生存期显著缩短。这一结果提示，AATF/XRCC4 轴可作为 GB 预后评估的生物标志物，同时验证了靶向该通路的临床转化潜力。
研究结论与意义
本研究首次阐明了 AATF 通过稳定 XRCC4、激活 NHEJ 通路赋予 GSCs 高效 DNA 修复能力的分子机制。ATM 介导的 AATF 磷酸化事件如同 “分子开关”，在 DNA 损伤响应中精准调控 NHEJ 修复的启动与终止。靶向 AATF 不仅能破除 GSCs 的修复优势，还能与传统放化疗产生协同效应，为克服 GB 治疗抵抗提供了双重策略。此外，研究揭示的 AATF 非转录调控功能，拓展了其在肿瘤中的作用机制认知。未来，针对 AATF-XRCC4 相互作用的小分子抑制剂或多肽药物，有望成为 GB 治疗的新突破点，为改善患者预后带来希望。
