BRCA1/2突变乳腺癌细胞株奥拉帕尼耐药的多组学特征解析及其分子机制研究

为解决PARPi(聚ADP核糖聚合酶抑制剂)在BRCA突变乳腺癌中耐药性难题，研究人员通过转录组、蛋白质组、磷酸化修饰组和ADP核糖基化组等多组学技术，系统解析了MDAMB436和HCC1428细胞株获得性奥拉帕尼耐药的特征。研究发现BRCA1突变细胞通过恢复BRCA1表达重建同源重组修复功能，而BRCA2突变细胞则通过上调FANCD2增强复制叉保护，同时NAMPT介导的NAD+代谢重编程在耐药中起关键作用。该研究为克服PARPi临床耐药提供了新靶点。

　　

在乳腺癌治疗领域，携带BRCA1/2基因突变的肿瘤细胞因其同源重组修复(homology-directed repair, HDR)功能缺陷，对PARP抑制剂(PARPi)如奥拉帕尼表现出独特敏感性，这种"合成致死"效应已成为精准医疗的重要策略。然而临床实践中，高达40%的患者会在治疗后出现获得性耐药，这成为制约PARPi长期疗效的关键瓶颈。耐药机制复杂多样，包括HDR功能恢复、PARP1表达下调、复制叉保护增强等，但系统层面的分子特征仍不清楚，特别是ADP核糖基化(ADPr)信号网络在耐药过程中的动态变化尚未被深入探索。

哥本哈根大学(University of Copenhagen)和诺和诺德基金会蛋白质研究中心(NNF-CPR)的研究团队在《Molecular 》发表的最新研究中，选取BRCA1突变型MDAMB436和BRCA2突变型HCC1428乳腺癌细胞株，通过长达8个月的梯度浓度奥拉帕尼诱导建立耐药模型，结合RNA测序、定量质谱等技术，首次实现了耐药细胞的转录组、蛋白质组、磷酸化修饰组和ADPr修饰组的四位一体解析。研究采用的主要技术包括：基于LC-MS/MS的定量蛋白质组学分析、Af1521宏结构域亲和富集的ADPr修饰组学、ZrIMAC磷酸化肽段富集技术，以及NAD⁺代谢物的LC-MS/MS定量检测。

研究结果部分，在"BRCA1 expression is regained in all Olaparib-resistant MDAMB436 cell lines"章节发现，所有耐药株均通过稳定BRCA1蛋白表达重建HDR功能，伴随BARD1、RAD51等修复蛋白上调，γH2AX磷酸化水平降低证实DNA损伤负荷减轻。值得注意的是，耐药株中PARP1表达显著下调，可能是为减轻PARP trapping毒性。"The BRCA2 mutation is not reverted in HCC1428 OR cell lines"部分显示，BRCA2缺失突变未被逆转，但FANCD2表达上调3-6倍，提示复制叉保护机制激活。在"Determinants of Olaparib resistance in HCC1428 cells"中，组学数据揭示HPF1上调增强PARP1介导的丝氨酸ADPr修饰，而NAMPT驱动的NAD⁺合成增加导致代谢重塑，耐药株中NAD⁺/NADH水平提升40%。

特别值得关注的是"ADPr response to H₂O₂-induced DNA damage"部分的发现：尽管ADPr信号通路组分发生改变，但H₂O₂诱导的整体ADPr修饰谱保持高度保守，组蛋白H2BS7、H3S11等关键位点的修饰强度差异不足2倍，印证了DNA损伤应答网络的稳健性。磷酸化修饰组分析则揭示，MDAMB436耐药株中TOP2A、POLA1等DNA修复蛋白的磷酸化水平与蛋白表达呈反向调控，提示存在翻译后修饰层的特异性重编程。

这项研究通过创新性的多组学整合策略，系统描绘了BRCA突变乳腺癌细胞获得PARPi耐药的分子全景图。其重要意义在于：首次证实不同BRCA突变背景的细胞会采用截然相反的耐药策略——BRCA1突变细胞倾向于"功能恢复"模式，而BRCA2突变细胞则采用"代谢适应"模式；发现NAD⁺代谢通路与ADPr信号的协同调控是新型耐药枢纽；为临床克服耐药提供了HPF1、FANCD2等多个可干预靶点。研究还建立了目前最全面的PARPi耐药多组学数据库，为后续机制研究和联合用药方案设计提供了宝贵资源。正如通讯作者Michael L. Nielsen强调的，这种"系统生物学视角"将推动PARPi治疗从单纯依赖合成致死效应，向多靶点协同干预的精准耐药逆转策略转变。