DNA双链断裂修复通路在DNA交联修复中的协同作用机制及其临床意义

这篇研究揭示了NHEJ（非同源末端连接）、HR（同源重组）和TMEJ（θ介导末端连接）三种DNA双链断裂（DSB）修复通路在应对交联剂（如MMC和铂类药物）诱导损伤中的动态博弈。通过小鼠胚胎干细胞（mES）模型，作者发现DNA-PKcs缺失会通过增强HR活性提升细胞耐药性，而TMEJ在HR/NHEJ双重缺陷时发挥关键修复作用。临床数据进一步印证了PRKDC（DNA-PKcs编码基因）高表达与患者不良预后的关联，为肿瘤治疗策略提供了新靶点。

　　

Highlight

本研究解析了三种DSB修复通路在DNA交联修复中的复杂互作网络。

mES细胞培养

小鼠胚胎干细胞（mES）采用IB10亚系（源自E14 129/Ola），培养于0.1%明胶包被的培养皿中，使用DMEM与Buffalo大鼠肝细胞（BRL）条件培养基1:1混合体系，并添加胎牛血清、非必需氨基酸、青霉素/链霉素、β-巯基乙醇及白血病抑制因子。实验所用细胞系包括：Rad54^-/-、DNA-PK_cs^-/-及其双敲除细胞（此前已报道[38-41]）。

DNA-PK_cs缺失赋予mES细胞对交联剂的交叉抗性

通过克隆形成实验发现：Rad54^-/-细胞对MMC、顺铂和卡铂高度敏感（图1A,B），而DNA-PK_cs^-/-细胞却表现出显著耐药性——这种特性在HR缺陷（Rad54^-/-）背景下依然存在。有趣的是，DNA-PK_cs^-/-细胞经MMC处理后Rad54焦点数量增加，提示HR活性被激活。

TMEJ在顺铂修复中的"替补"作用

当NHEJ和HR同时失效时，TMEJ缺陷会进一步加剧细胞对顺铂的敏感性。这表明Polθ（TMEJ核心酶）能在主流修复通路瘫痪时启动"应急修复程序"。

临床相关性

在宫颈癌和头颈癌患者中，PRKDC（DNA-PK_cs编码基因）高表达预示不良预后，而RAD54L和POLQ高表达者生存期更长——这与体外实验结果完美呼应，揭示了不同修复通路在肿瘤治疗中的"阴阳平衡"。

讨论

该研究首次系统描绘了NHEJ、HR与TMEJ在复制相关DSB修复中的对抗-协作关系：DNA-PK_cs如同修复通路的"交通警察"，其缺失会解除对HR的抑制；而TMEJ则扮演"最后防线"角色。这些发现为优化化疗-PARP抑制剂联用策略提供了理论依据。