《International Journal of Molecular Sciences》：Sensitizing Colorectal Cancer to PARP Inhibitors: Biomarkers, Mechanisms, and Combination Strategies
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聚（ADP-核糖）聚合酶抑制剂（PARPis）已经改变了同源重组缺陷型恶性肿瘤的治疗格局，特别是BRCA1/2突变的乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌。相比之下，在广泛选择的结直肠癌（CRC）患者中评估PARPis的临床研究结果令人失望，尽管有证据表明一部分CR
聚（ADP-核糖）聚合酶抑制剂（PARPis）已经改变了同源重组缺陷型恶性肿瘤的治疗格局，特别是BRCA1/2突变的乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌。相比之下，在广泛选择的结直肠癌（CRC）患者中评估PARPis的临床研究结果令人失望，尽管有证据表明一部分CRC存在DNA损伤应答（DDR）缺陷和同源重组缺陷（HRD）相关的突变特征。这些观察结果凸显了改进患者分层以及开发增强CRC中PARPi敏感性策略的必要性。在本综述中，研究人员整合了CRC特异性证据与其他恶性肿瘤的机制性和临床前研究结果，讨论了与PARPi反应性相关的候选生物标志物，包括TP53、RAD51和MRE11，并探讨了它们在识别最可能从PARP抑制中获益的CRC患者群体中的潜在效用。研究人员进一步总结了旨在诱导“BRCAness”并通过表观遗传调控、靶向细胞周期检查点调节因子、抑制生长因子信号通路以及利用代谢脆弱性来使CRC细胞对PARPis敏感的多种治疗方法。新兴策略涉及多胺抑制和NAD+代谢调节，因其在治疗反应中的潜在作用而被特别强调。总的来说，这些方法提供了一个框架，用于研究克服对PARPis的内在和获得性耐药以及扩展DDR靶向疗法在CRC中临床应用范围的机制上令人信服的机会。对PARPi反应和耐药的更深入机制理解，以及在CRC特异性模型和分子选择的临床队列中进行广泛研究，将有助于推动生物标志物驱动的联合疗法的发展，并改善CRC患者的预后。
1. 引言
聚（ADP-核糖）聚合酶（PARPs）是一个对DNA损伤细胞反应至关重要的蛋白质家族。PARP1/2以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）为底物生成聚（ADP-核糖）（PAR）聚合物。PARP抑制剂（PARPis）在结构上模拟NAD+的烟酰胺部分，竞争性地结合到PARP1和PARP2的催化位点，抑制其酶功能，导致DNA修复失败而积累损伤。此外，PARPis还能稳定PARP与受损DNA形成的三元复合物，即“捕获”PARP，这增加了细胞毒性。不同的PARPis捕获效率不同，与其抗肿瘤活性相关。
2. 合成致死
2005年的里程碑式研究确立了合成致死的原理：抑制PARP功能可以选择性地杀死缺乏BRCA1/2的癌细胞。在BRCA1或BRCA2突变癌症中，同源重组（HR）途径存在缺陷，PARPis主要通过阻碍碱基切除修复（BER）导致DNA损伤和死亡。新兴证据表明，复制后单链DNA（ssDNA）间隙的积累是决定PARPi敏感性的重要因素，特别是在BRCA缺陷细胞中。BRCAness是指某些不具有BRCA1或BRCA2基因突变，但表现出类似DNA修复缺陷的肿瘤特征，可能使其对PARP抑制敏感。
3. PARPis在乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌中的成功
PARPis在BRCA1/2突变癌症中显示出临床疗效。奥拉帕利（Olaparib）是首个在BRCA相关卵巢癌和乳腺癌中显示活性的PARPi。多项III期试验（如OlympiAD、OlympiA、SOLO2等）证明了奥拉帕利作为单药或维持治疗能显著改善无进展生存期。在前列腺癌中，PARPis已在伴有HR修复缺陷的转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）患者中显示出临床疗效，多项研究（如TOPARP-B、TRITON2等）均观察到携带BRCA1/2改变的患者抗肿瘤活性最为显著。
4. BRCA突变癌症对PARP抑制剂的内在耐药
超过40%的BRCA突变卵巢癌患者未能从PARPis中获益，这被称为内在耐药。内在耐药机制包括上调P-糖蛋白外排泵（P-gp, ABCB1）。另一个机制涉及53BP1的缺失。53BP1编码p53结合蛋白1，它通过促进非同源末端连接（NHEJ）同时抑制HR来参与双链断裂（DSB）修复。在BRCA1突变细胞中，53BP1缺失可部分恢复HR能力，从而降低对PARP抑制的敏感性。
5. 对PARP抑制剂的获得性耐药
获得性耐药的主要机制是通过BRCA1/2回复突变恢复HR修复能力。肿瘤细胞也可能通过上调细胞内NAD+水平获得耐药性，因为升高的NAD+可能与PARPis竞争结合位点。PARPi耐药还可能通过复制叉保护机制获得。此外，替代DNA修复途径的新发突变也与耐药性密切相关，例如MRE11:p.K464R突变可通过促进NHEJ修复来诱导奥拉帕利耐药。值得注意的是，大多数耐药机制是在BRCA1/2缺陷模型中建立的，其在CRC中的普遍性和功能贡献尚不明确。
6. 结直肠癌通常对PARP抑制剂耐药
结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症。约20%的CRC携带同源重组缺陷（HRD）相关基因的体细胞改变。尽管有这些迹象，PARPis在未经选择的CRC中并未显示出足够的临床疗效。两项CRC特异性随机试验（LYNK-003和NCT02305758）均因无效而提前终止。然而，来自特定联合策略的初步观察表明，PARPis可能在分子定义的CRC亚群中仍有作用。因此，确定可靠的预测性生物标志物和合理的联合用药方案对于提高CRC对PARPis的反应至关重要。
7. 对CRC肿瘤进行分层：PARPi敏感性的生物标志物
7.1. TP53: 野生型（WT）P53功能已成为CRC中PARPi敏感性的候选临床前生物标志物。PARPi敏感性与CRC细胞系中的TP53 WT状态密切相关。尽管如此，TP53状态本身不足以完全解释治疗反应，需要将其作为更广泛生物标志物面板的一部分进行评估。
7.2. RAD51: RAD51是HR的关键参与者，其上调可降低癌细胞对过度DNA损伤的敏感性。在CRC细胞系中已报道了TP53依赖性的RAD51下调。因此，野生型p53介导的对RAD51的抑制可能是PARPis发挥活性的一个机制，使得RAD51成为潜在的CRC相关生物标志物。
7.3. MRE11: 错配修复缺陷会在MRE11等基因的微卫星序列中产生突变。研究表明，功能性后果严重的MRE11缺陷，而非单纯的突变状态，可能有助于MSI CRC对PARPis的敏感性。因此，基因层面的改变应被视为DNA修复受损的潜在指标，而非功能性HRD的决定性证据。
8. 增强CRC中的PARPi敏感性
8.1. 免疫检查点阻断: 免疫检查点抑制剂是dMMR/MSI-H肿瘤的标准治疗方案。PARP抑制可能增强抗肿瘤免疫，为与免疫治疗的联合策略提供了依据。需要前瞻性的CRC特异性研究来确定这些联合疗法是否能提高疗效。
8.2. 表观遗传调控: 通过靶向DNA甲基转移酶（DNMT）或组蛋白去乙酰化酶（HDACs）可以诱导BRCAness。DNMT抑制剂（DNMTi）和HDAC抑制剂（HDACi）均可破坏DNA修复，与PARPis联用显示出协同作用。此外，靶向EZH2的抑制可能通过改变DNA修复途径选择，将PARPi敏感性扩展到HR功能正常的肿瘤。
8.3. 调节细胞周期调节因子: 靶向细胞周期检查点蛋白可诱导BRCAness。CDK12/13抑制剂、CDK9抑制剂可增敏PARPis。ATR抑制剂（ATRis）、CHK1抑制剂和Wee1抑制剂也在临床试验中显示出与PARPis联合应用的潜力。在CRC中，Wee1抑制剂在携带TP53突变的细胞系中显示出抗肿瘤活性。
8.4. 生长因子相关通路: 受体酪氨酸激酶（RTKs）如c-MET和VEGFR可作为与PARPis联合治疗的靶点。c-MET可直接磷酸化PARP1并促进PARPi耐药。VEGFR抑制导致的肿瘤缺氧与HR缺陷有关。在CRC中，一项II期临床试验评估了PARPi尼拉帕利与EGFR抑制剂帕尼单抗的联合应用，显示出可接受的耐受性和令人鼓舞的初步抗肿瘤活性。MEK抑制剂和PI3K抑制剂也被提议与PARPis联合使用。
8.5. 靶向DNA修复: MRE11和RAD51正被研究为克服PARPi耐药的靶点。MRE11抑制剂（如mirin）已被开发出来。多种直接的RAD51抑制剂处于临床前阶段。靶向MRE11或RAD51可能影响HR和复制叉稳定性，但需要进一步的机制和临床验证。
8.6. 药理学抗坏血酸盐: 高剂量维生素C（抗坏血酸盐）产生的过氧化氢可激活PARP1，消耗NAD+和ATP。同时抑制PARP预计会加剧这种损伤，为在CRC中评估此组合提供了生物学依据。
8.7. 多胺抑制: 多胺可影响DNA损伤反应，包括促进同源定向修复。耗竭多胺会使细胞对DNA损伤更敏感。在CRC中，多胺代谢常失调。虽然多胺代谢与PARPis之间的直接联系仍主要是机制性的，但现有证据支持多胺代谢是CRC中的一个相关代谢脆弱性。
8.8. 靶向NAD+代谢: 靶向NAD+代谢以增敏PARPis是一种有前景的策略。烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）抑制剂可耗竭细胞内NAD+水平，并通过增强复制应激和DNA损伤积累来增敏肿瘤细胞对PARPis的反应。这种策略的效果因肿瘤类型而异，反映了对NAMPT依赖性差异。将PARPis与干预NAD+代谢的方法相结合，代表了克服治疗耐药性和扩展PARP抑制在CRC中临床应用的一种机制上令人信服的策略。
9. 结论
尽管PARPis在BRCA1/2突变癌症中取得了显著成功，但在CRC中的疗效仍然有限。目前的临床前证据表明，一部分CRC具有可能赋予PARPi敏感性的分子或功能特征，包括DDR通路的功能缺陷、微卫星不稳定、野生型TP53状态以及RAD51和MRE11的功能改变。在这些候选标志物中，野生型TP53目前拥有最强的临床前证据，而MRE11可能在微卫星不稳定肿瘤中尤其具有信息价值，RAD51则代表一个有前景的功能性生物标志物和治疗靶点。因此，整合多种标志物的生物标志物面板值得评估。除了患者选择，多种治疗策略已被提出，通过诱导HR缺陷或利用DNA修复、细胞周期调控、生长因子信号传导和细胞代谢中的脆弱性来增强PARPi敏感性。基于现有证据，研究人员提出了一个假设生成的框架，用于未来在CRC中评估PARPis的分步生物标志物指导策略。
