DNA聚合酶θ（POLθ）抑制剂联合疗法在患者来源多细胞类型肿瘤球体模型中的协同抗肿瘤效应研究

本研究针对DNA损伤修复关键靶点POLθ，在30种携带BRCA/ATM/ATR/PARP1等基因变异的患者来源肿瘤球体（mct-spheroids）模型中，系统评估了novobiocin、ART-558和RP-6685三种POLθ抑制剂与PARP抑制剂、ATR抑制剂等28种抗癌药物的联合效应。通过7天暴露的CellTiter-Glo 3D检测，发现POLθ抑制剂与talazoparib、prexasertib等药物在特定肿瘤模型中产生协同杀伤，为HR缺陷肿瘤的精准治疗提供了新策略。

　　

在肿瘤治疗领域，DNA损伤修复通路已成为重要的靶向治疗突破口。尽管PARP抑制剂在BRCA突变肿瘤中展现出显著疗效，但耐药性问题日益凸显。近年来，DNA聚合酶θ（POLθ，由POLQ基因编码）作为微同源介导的末端连接（MMEJ）修复途径的关键效应分子，因其在BRCA缺陷肿瘤中的"合成致死"效应而备受关注。然而，POLθ抑制剂单药活性有限，其与现有抗癌药物的协同效应机制尚不明确，特别是在包含肿瘤微环境成分的复杂模型中的研究更为缺乏。

美国国家癌症研究所（NCI）的研究团队利用患者来源的30种肿瘤细胞系（涵盖结肠癌、胰腺癌、子宫内膜癌等9种类型），构建了包含肿瘤细胞、内皮细胞和间充质干细胞的多细胞类型（mct）球体模型。这些模型携带BRCA1/2、ATM、ATR、POLθ等DNA修复基因变异，通过高通量药物筛选平台，系统评估了三种POLθ抑制剂（novobiocin、ART-558、RP-6685）与28种已上市或研究性抗癌药物（包括PARP抑制剂、ATR抑制剂、CHK1/2抑制剂等）的联合治疗效果。研究结果发表在《Experimental and Molecular Pathology》期刊。

关键技术方法包括：1）从NCI患者来源模型库（PDMR）获取30种基因特征明确的肿瘤细胞系；2）建立包含60%肿瘤细胞、25%人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和15%人间充质干细胞（hMSC）的mct-spheroids三维模型；3）采用384孔板高通量筛选平台进行6×6浓度矩阵的药物组合测试；4）7天药物暴露后通过CellTiter-Glo 3D检测细胞活力；5）基于Bliss独立性模型计算协同效应。

研究结果显示：

1. 单药活性：三种POLθ抑制剂在10μM浓度下对30种mct-spheroids均未显示显著细胞毒性，而talazoparib、rucaparib等PARP抑制剂在部分BRCA2突变细胞系（如817,829–284-R-J1-PDC结肠癌）中表现出单药活性。

2. PARP抑制剂组合：在922,993–354-T-J3-PDC子宫内膜浆液性癌模型中，ART-558/RP-6685与talazoparib联用在高浓度区显示出超加和效应（Bliss值>0），但其他BRCA2突变模型未见此现象。

3. ATR抑制剂组合：camonsertib单药在多个模型（如817,829–284-R-J1-PDC结肠癌）中产生>1.5 log的细胞杀伤，但与POLθ抑制剂联用仅显示相加效应。

4. CHK1/2抑制剂组合：prexasertib与ART-558/RP-6685在922,993–354-T-J3-PDC模型中产生显著协同效应，联合处理使球体体积缩小至与阳性对照（staurosporine+gemcitabine）相当水平。

5. 紫杉醇组合：在299,254–011-R-J1-PDC黑色素瘤和922,993–354-T-J3-PDC模型中，POLθ抑制剂显著增强紫杉醇的中等浓度区杀伤效果，提示微管稳定剂与DNA修复抑制可能存在交叉通路调控。

讨论与结论：
该研究首次在临床相关mct-spheroids模型中系统描绘了POLθ抑制剂的联合治疗图谱。值得注意的是，虽然所有测试模型均携带DNA修复相关基因变异（如17%存在BRCA2突变），但仅特定组织学类型（如子宫内膜癌）对POLθ抑制剂组合敏感，提示除HR缺陷状态外，组织特异性因素可能影响治疗响应。研究还发现CHK1/2抑制剂prexasertib与POLθ抑制剂的协同效应优于PARP抑制剂组合，这为克服PARP抑制剂耐药提供了新思路。

从转化医学角度看，该研究为多项正在开展的临床试验（如NCT05687110评估novobiocin联合talazoparib）提供了 preclinical 依据。特别值得注意的是，紫杉醇与POLθ抑制剂的协同效应在子宫内膜癌和黑色素瘤模型中尤为显著，这可能是由于微管稳定导致的G₂/M期阻滞与DNA修复抑制产生了周期特异性协同杀伤。未来研究需进一步阐明POLθ表达水平、gLOH%（基因组杂合性缺失比例）与药物响应的定量关系，以优化患者选择策略。