综述:探索复制应激与细胞衰老作为新型癌症治疗的关键靶点

【字体: 时间:2025年09月03日 来源:Cancer Genetics 2.1

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了癌症发生中复制应激(RS)与细胞衰老的分子关联,指出致癌基因通过诱发DNA复制障碍导致基因组不稳定性,详析了ATR/Chk1、WEE1等关键通路靶点,为开发靶向复制应激响应(RSR)的小分子抑制剂及联合治疗策略提供了理论依据。

  

DNA复制应激:效应、致癌基因驱动的损伤与癌细胞响应

真核生物DNA复制是细胞周期S期高度调控的过程,涉及数百种蛋白质的协同作用。当致癌基因如MYC或KRAS异常激活时,会通过破坏复制时序、消耗核苷酸池等方式诱发复制叉停滞,形成单链DNA(ssDNA)-RPA复合物,进而激活ATR-Chk1信号轴。研究发现,过度表达CYCLIN E的细胞表现出显著的复制叉不对称性,这种压力可被WEE1抑制剂增强进而引发合成致死效应。

复制起始的调控与破坏

细胞周期进展受CDK-RB/E2F通路精密调控。在恶性肿瘤中,该通路常因CDK扩增或RB突变而失调,导致复制许可因子Cdc6和MCM2-7复合物异常装载。值得注意的是,致癌性RAS信号会通过MAPK通路提高复制起始频率,造成复制起点"过度激活",最终导致复制叉碰撞和DNA断裂。

复制应激的分子机制

内源性压力如活性氧(ROS)可诱导8-氧代鸟嘌呤等氧化损伤,而外源性辐射则直接造成链间交联。特别值得关注的是,端粒区域因富含重复序列和二级结构,更易形成G-四链体阻碍复制叉前进。研究显示,MYC过表达细胞中常见端粒脆性现象,这与其上调嘌呤合成酶ATIC导致核苷酸失衡密切相关。

易受复制应激影响的基因组区域

除端粒外,常见的脆性位点如FRA3B和FRA16D富含AT序列,其复制效率仅为基因组平均水平的60%。在CCNE1扩增的卵巢癌模型中,使用PARP抑制剂奥拉帕尼可选择性增加这些区域的复制叉崩溃,该现象与RAD51焦点形成减少相关。

衰老的生理功能与动态特性

细胞衰老是应对多种应激的稳定细胞周期阻滞,通过p16INK4a/RB和p53/p21CIP1通路实现。有趣的是,衰老细胞会分泌IL-6、MMP-3等因子形成衰老相关分泌表型(SASP),其对肿瘤微环境具有双重调控作用:早期可激活免疫监视,晚期却可能促进肿瘤侵袭。

衰老的调控通路与癌症发展

除经典的端粒缩短诱导衰老(RS)外,致癌基因如BRAFV600E通过激活DNA损伤反应(DDR)触发衰老(OIS)。最新研究发现,线粒体功能障碍导致的ROS累积可激活p38MAPK通路,这种代谢应激诱导的衰老(MiDAS)在肝癌前病变中尤为显著。

肿瘤衰老过程中的复制应激诱导

连续传代实验证实,衰老前期细胞已出现γ-H2AX焦点增多和53BP1核体形成。在胰腺导管内瘤变(PanIN)模型中,KRASG12D突变既驱动增殖又引发复制应激,这种矛盾状态最终通过p53激活导致衰老,解释了为何80%的胰腺上皮内瘤变会自发消退。

靶向复制应激的癌症治疗策略

临床前研究显示,ATR抑制剂AZD6738与吉西他滨联用,可选择性杀伤ATM缺陷的结直肠癌类器官。而Chk1抑制剂Prexasertib在MYC驱动的淋巴瘤中,通过抑制RAD51介导的同源重组增强复制叉崩溃。值得注意的是,CDK4/6抑制剂帕博西尼可诱导复制压力性衰老,与MEK抑制剂曲美替尼联用显著抑制NRAS突变黑色素瘤生长。

衰老细胞清除与联合治疗

"促衰老-清除"双效策略展现前景:达拉非尼诱导BRAF突变黑色素瘤细胞衰老后,联用BCL-2抑制剂Navitoclax可特异性清除SASP阳性细胞。在三阴性乳腺癌模型中,放疗诱导的衰老细胞可被强心苷地高辛靶向清除,这种基于"衰老监测"(senostatics)的方法使肺转移灶减少73%。

未来展望

深度解析复制应激响应因子如DNA2解旋酶的结构功能,将助力开发新一代靶向抑制剂。单细胞测序技术有望揭示衰老细胞的时空异质性,而工程化溶瘤病毒靶向清除SASP细胞或成为免疫治疗新方向。

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