TTI1通过激活ATM通路促进直肠癌放射抵抗的分子机制及临床意义研究

本研究针对直肠癌(RC)患者放疗抵抗的临床难题，首次揭示了TTI1(Telomere maintenance 2 interacting protein 1)通过激活ATM(Ataxia telangiectasia-mutated)信号通路促进DNA损伤修复的分子机制。温州医科大学附属第一医院团队通过RNA-seq筛选发现TTI1在放疗抵抗组织中显著高表达，利用PDX(Patient-derived xenograft)模型和类器官技术证实抑制TTI1/ATM通路可显著增强放疗敏感性。该研究为预测RC放疗疗效提供了新生物标志物，并为克服放疗抵抗提出了靶向ATM的治疗策略。

　　

在全球范围内，结直肠癌发病率高居第三位，而死亡率却位列第二。其中直肠癌(Rectal cancer, RC)约占所有结直肠癌病例的三分之一，术前放疗是降低局部复发风险的关键治疗手段。然而临床面临严峻挑战：约10-20%患者对术前放化疗完全应答，其余患者不仅疗效有限，还可能因延迟手术面临吻合口瘘、会阴伤口感染等严重并发症。目前针对放疗抵抗的解决方案仍属空白，寻找有效的预测标志物和治疗靶点迫在眉睫。

温州医科大学附属第一医院的研究团队通过RNA测序分析，在放疗敏感与抵抗患者的肿瘤组织中发现TTI1(Telomere maintenance 2 interacting protein 1)表达存在显著差异。这项发表在《Journal of Translational Medicine》的研究首次系统阐明了TTI1通过调控ATM(Ataxia telangiectasia-mutated)信号通路影响放射敏感性的分子机制。研究人员采用多维度技术路线，包括临床队列分析（126例RC患者）、细胞功能实验（7种RC细胞系）、动物模型（裸鼠移植瘤和PDX模型）以及类器官培养，结合RNA-seq、Western blot、免疫共沉淀等技术，揭示了TTI1-ATM轴在RC放疗抵抗中的核心作用。

关键技术方法包括：1）临床样本分析：收集126例接受45 Gy放疗+卡培他滨治疗的RC患者组织，根据AJCC标准进行肿瘤消退分级(TRG)；2）分子机制研究：通过shRNA敲低和过表达验证TTI1功能，采用彗星实验检测DNA损伤，流式细胞术分析HR/HNEJ修复效率；3）体内验证：建立HCT116移植瘤和PDX模型，用ATM抑制剂Ku55933联合放疗处理；4）类器官模型：从新鲜RC组织培养类器官进行药物敏感性测试。

研究结果部分：

【TTI1表达与RC放疗抵抗显著相关】
RNA-seq分析显示TTI1是放疗抵抗组织中上调最显著的基因（图1A-B）。临床队列验证发现，TTI1 mRNA在抵抗组织中升高约10倍（图1C），蛋白水平同样显著增加（图1D）。免疫组化显示TTI1表达与TRG分级正相关（表1），IRS评分在抵抗组显著更高（图1E-F），证实TTI1可作为预测放疗疗效的生物标志物。

【TTI1赋予RC细胞放疗抵抗能力】
HCT116（低TTI1表达）对放疗敏感，而DLD1（高TTI1表达）具有抵抗性（图2A-B）。过表达TTI1使HCT116放疗抵抗增强，而敲低TTI1则使DLD1敏感性提高（图2B-C）。动物实验证实，TTI1过表达组肿瘤体积（p=0.0010）和重量（p=0.0023）显著大于对照组（图2D-F）。

【TTI1通过抑制凋亡增强放疗抵抗】
GSEA分析显示凋亡相关基因在敏感组富集（图3A）。流式检测证实TTI1敲低增加放疗诱导的凋亡率，而过表达则减少凋亡（图3B）。Western blot显示TTI1上调抗凋亡蛋白Bcl-2，下调促凋亡蛋白Bax（图3C）。

【TTI1通过HR通路促进DNA损伤修复】
γH2AX检测显示TTI1加速DNA损伤修复（图4A），彗星实验证实敲低TTI1增强DNA损伤（图4B）。机制上，TTI1特异性激活HR修复而非NHEJ通路，显著提高BRCA2和RAD51表达（图4C），使HR修复效率提升2-3倍（图4D-G）。

【TTI1通过乙酰化激活ATM信号通路】
GSEA分析提示ATM通路在抵抗组激活（图5A）。实验证实TTI1直接结合ATM并促进其乙酰化（图5C-F），诱导ATM从二聚体解离为单体（图5E），从而增强ATM/Chk2磷酸化（图5B）。临床数据库分析显示TTI1与ATM表达正相关（Supplementary Fig.4A-B）。

【靶向ATM可逆转放疗抵抗】
在类器官模型中，抗TTI1抗体或Ku55933使放疗杀伤效果提升40-50%（图6A-B）。PDX模型显示Ku55933联合放疗显著抑制肿瘤生长（p=0.0349）并延长生存期（p=0.0078）（图6C-D）。

结论与讨论：
该研究首次确立TTI1-ATM轴在RC放疗抵抗中的核心地位，提出"TTI1通过乙酰化修饰促进ATM单体形成→激活ATM/Chk2信号→增强HR介导的DNA修复→抑制细胞凋亡"的分子机制（图6E）。临床意义在于：1）TTI1可作为预测放疗疗效的新型生物标志物；2）ATM抑制剂Ku55933展现出良好的放疗增敏效果；3）为克服RC放疗抵抗提供了精准治疗策略。值得注意的是，TTI1对ATM的调控不依赖经典MRN复合物，而是通过直接相互作用实现，这一发现丰富了DNA损伤应答的理论体系。未来研究可进一步探索TTI1表达异质性对个体化放疗的指导价值，并开发更特异的TTI1靶向抑制剂。