环状RNA circERC1通过抑制细胞焦亡和重塑细胞外基质促进胰腺癌化疗耐药性的机制研究

本研究针对胰腺导管腺癌(PDAC)对吉西他滨联合白蛋白结合型紫杉醇(GEM-NabP)新辅助治疗耐药的关键机制展开探索。研究人员发现紫杉醇(PTX)诱导的EVs包裹circERC1通过hnRNPA1/PKM2/NLRP3轴抑制细胞焦亡(pyroptosis)，同时通过miR-129-5p/COL1A1通路促进癌症相关成纤维细胞(CAFs)分泌细胞外基质(ECM)，揭示了circERC1作为克服PDAC化疗耐药和重塑肿瘤微环境(TME)的潜在治疗靶点。

　　

胰腺导管腺癌(PDAC)作为最具侵袭性的消化系统恶性肿瘤之一，其五年生存率不足10%，被称为"癌中之王"。尽管吉西他滨联合白蛋白结合型紫杉醇(GEM-NabP)已成为标准新辅助治疗方案，但临床观察到患者肿瘤组织在治疗后往往呈现纤维化粘连特征，且近80%患者最终产生耐药。这种治疗失败背后的分子机制亟待阐明，特别是肿瘤微环境(TME)中细胞死亡方式与药物抵抗的关系。

吉林大学第一医院的研究团队在《Molecular Cancer》发表的重要研究，首次揭示了紫杉醇(PTX)诱导的环状RNA circERC1通过双重机制促进PDAC化疗耐药。通过circRNA测序、单细胞RNA测序、RNA pull-down结合质谱等技术，研究人员发现：circERC1通过阻断hnRNPA1的SUMO化修饰促进其泛素化降解，抑制PKM2-NLRP3-Caspase1-GSDMD介导的细胞焦亡；同时通过海绵吸附miR-129-5p促进CAFs分泌I型胶原(COL1A1)，形成物理屏障阻碍药物渗透。该研究为克服PDAC化疗耐药提供了新的分子靶点和理论依据。

研究采用的主要技术方法包括：从53例PDAC患者(含3例新辅助治疗组)获取组织样本进行circRNA测序；建立KRAS^G12D/+Trp53^R172H/+ Pdx-1-Cre(KPC)转基因小鼠模型；通过RNA pull-down联合质谱鉴定circERC1相互作用蛋白；应用单细胞RNA测序分析肿瘤微环境；采用SUMO化修饰和泛素化修饰检测等蛋白质翻译后修饰分析技术。

【CircERC1在PTX处理的PDAC中上调】
通过对比3例接受GEM-NabP治疗与3例直接手术患者的EVs-circRNA谱，发现circ_0000373(circERC1)在紫杉醇处理后显著上调。临床样本验证显示，circERC1高表达与PDAC患者不良预后显著相关，且血清与组织中circERC1水平呈正相关。分子特征分析证实circERC1源于ERC1基因外显子2，具有高度保守性和核内定位特性。

【QKI促进circERC1的生物合成】
生物信息学预测和RNA免疫共沉淀(RIP)证实QKI蛋白通过识别ERC1前体mRNA中的QKI反应元件(QRE)促进circERC1环化。紫杉醇处理可上调QKI表达，而circERC1对QKI mRNA具有负反馈调节作用，形成精密调控环路。

【circERC1削弱PTX敏感性】
功能实验表明，circERC1过表达显著增强PDAC细胞增殖、迁移和药物抵抗能力，沉默circERC1则使紫杉醇IC₅₀值降低3.5倍。特别值得注意的是，circERC1通过QKI轴依赖方式发挥作用，表明其在PDAC进展中的主导地位。

【circERC1抑制PTX诱导的细胞焦亡】
透射电镜观察到紫杉醇处理后PDAC细胞膜出现典型焦亡孔洞。机制研究发现circERC1特异性抑制NLRP3-Caspase1-GSDMD通路而非GSDME通路，减少IL-1β和IL-18释放。KPC小鼠模型证实，EVs递送的circERC1可显著抑制肿瘤焦亡并促进纤维化微环境形成。

【circERC1与hnRNPA1的物理相互作用】
RNA pull-down联合质谱鉴定出hnRNPA1是circERC1的关键结合蛋白。免疫共沉淀和截断实验证实circERC1通过结合hnRNPA1的RRM1和RRM2结构域，其中K183位点对后续修饰调控至关重要。

【hnRNPA1放大PTX诱导的焦亡】
hnRNPA1通过上调PKM2促进NLRP3炎症小体组装。补偿实验证明，hnRNPA1过表达可逆转circERC1对焦亡的抑制作用。特别值得注意的是，circERC1通过调控hnRNPA1蛋白稳定性而非mRNA水平发挥作用。

【circERC1破坏hnRNPA1的SUMO化-泛素化平衡】
研究发现circERC1阻断UBC9与hnRNPA1的结合，抑制K183位点的SUMO1修饰，同时促进K329/K350位点的泛素化，导致hnRNPA1通过蛋白酶体途径降解。SUMO化抑制剂2-D08处理可模拟circERC1的焦亡抑制效应。

【EVs包裹的circERC1促进ECM形成】
单细胞测序揭示GEM-NabP治疗后CAFs显著增加，特别是具有ECM分泌特征的myCAFs亚群。机制上，circERC1通过海绵吸附miR-129-5p解除对COL1A1的抑制，形成物理屏障阻碍药物和免疫细胞浸润。

这项研究首次系统阐明了紫杉醇诱导的circERC1通过表观遗传调控和微环境重塑双重机制促进PDAC化疗耐药。在理论层面，揭示了RNA结合蛋白SUMO化修饰与细胞焦亡调控的新联系；在临床层面，circERC1可作为预测新辅助治疗响应的生物标志物，其抑制剂开发可能成为克服PDAC耐药的新策略。研究还提出了肿瘤基质动态演化的新见解，为联合靶向肿瘤细胞和微环境的治疗策略提供了理论基础。