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研究者敲除了部分小鼠的Pdcd1基因(编码PD-1受体),DNA损伤启动多种修复机制

美国科学家Adam J. Bass和Francisca Vazquez在Nature上合作发表了WRN
helicase is a synthetic lethal target in microsatellite unstable
cancers的研究成果,提出了RecQ
DNA解旋酶家族中的Werner综合征螺旋结构(WRN)是微卫星不稳定型肿瘤细胞生存所必需的。WRN的解旋酶活性缺失会引起MSI型肿瘤细胞DNA双链断裂并促进细胞凋亡以及细胞周期停滞,预示了WRN是MSI型肿瘤的合成致死靶点,为潜在的药物靶向治疗提供帮助。该研究宽了基于WRN靶向治疗的应用范围,也证明了大规模的癌症数据分析有助于发现肿瘤潜在的弱点和靶向治疗标志物的筛选,从而加快精准治疗的发展。

2、HR修复与NHEJ修复的关系

小鼠血清中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸的浓度要比正常小鼠低得多。通过对比T细胞、B细胞和巨噬细胞——它们是PD-1主要表达的细胞——研究者发现,这种芳香族氨基酸在血清浓度上的异变主要是通过T细胞的激活来发生的。PD-1缺陷导致淋巴结中T细胞数量的增加,T细胞在活化期间出现较高的氨基酸

亚洲必赢官方网站,转运蛋白复合物Slc7a5-Slc3a2的表达,从而大量聚集了芳香族氨基酸,降低血清内此类氨基酸的浓度。而酪氨酸和色氨酸分别是多巴胺(DA)和血清素(5-羟色胺(5-HT))的合成所必需的,这两种物质则是一切正面情绪的来源。综合以上研究,PD-1阻断剂的使用会引起患者血液中酪氨酸和色氨酸浓度的降低,进一步引起多巴胺(DA)和血清素(5-羟色胺(5-HT))的缺失,从而导致抑郁、恐惧等负面情绪的发生。

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图1. PD-1表达对神经系统的影响(图片来源Nature Immunology. 12 DeCember 
2017)

越来越多的证据表明,不仅免疫疗法,而且靶向药物和化学疗法都需要内源性免疫反应来诱导肿瘤消退。
任何类型的癌症治疗都可能导致T细胞代谢的异常,从而直接影响神经系统。因此,确定癌症免疫治疗期间芳香族氨基酸的消耗,并据此给与膳食补充氨基酸或药物干预以防止对CNS的作用,从生理上提高患者对抗病症的积极性,将是重要的支持治疗。

常见免疫检查点

PD-L1
PD-L1是肿瘤细胞实现免疫逃逸的主要因素,通过抑制其作用实现调动免疫系统杀死癌细胞是免疫治疗的核心。在患者肿瘤组织检测到PD-L1高表达可以说明该肿瘤较多依赖免疫逃逸机制,通过阻断PD-L1通路可以去除逃逸效果,激发免疫系统识别并杀死癌细胞。

MSI
由于DNA错配修复基因(主要包括MLH1,MSH2,PMS2,MSH6等)的功能缺失会造成微卫星位点不稳定性增加,也就是MSI-H。微卫星位点可能位于编码区或是调控区,这会导致错误的氨基酸序列的产生,最终导致肿瘤新抗原的呈递,从而更多的被体内免疫细胞识别。

TMB
肿瘤突变负荷TMB与MSI提示的原理基本一致,也是因为高TMB的肿瘤有更多的肿瘤新抗原,会吸引一堆免疫T细胞到肿瘤中。TMB的情况与肿瘤中基因突变情况有很大的关系,POLE、POLD1、BRCA1/2、MMRs等DNA修复基因突变的胚系或体细胞突变往往会有很高的TMB;而在常见驱动突变如EGFR、ALK基因突变占优势的肿瘤中TMB往往较低,这类患者更多需要接受靶向治疗,从免疫治疗中可能获益较低。

与TMB一个比较相似的概念是TNB,也就是肿瘤新抗原负荷(Tumor Neoantigen
Burden)是从蛋白层面跟直接的检测肿瘤表面抗原的呈递情况。

TILs
以上三种标志物都是从肿瘤细胞中预测可能获益可能,而从免疫细胞浸润情况也是很重的一个方面,通过检测浸润到肿瘤里的CD8+、CD4+的T细胞密度TILs,也可以提示免疫系统接触抑制后的活跃情况。

参考文献:

[1] Feeling stressed? It might be your T cells. Nature Immunology.
DeCember 2017.

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是一种人源化抗体,为 PD-1 的抑制剂,用于癌症免疫的研究。

Nivolumab
是一种 PD-1 抑制剂,用于晚期(转移性)非小细胞肺癌的研究。

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微卫星是基因组中不到10个核苷酸的简单重复序列,微卫星不稳定性(MSI)是指由DNA
错配修复异常造成DNA在复制和重组过程中发生的碱基错误插入,缺失以及合并,从而导致微卫星序列发生改变的现象。许多肿瘤中都存在MSI现象。由于MSI与免疫检查点阻断反应之间存在着显著相关性,但仍有45-60%的MSI型肿瘤并不会对免疫检查点阻断反应产生应答,并且免疫阻断治疗方法存在着一定的毒性。合成致死(synthetic
lethality,SL)是指一类两个遗传事件共同发生,导致有机体或者细胞死亡的遗传作用。MSI型肿瘤和DNA损伤修复缺陷之间是否也存在合成致死的关系?

同源重组修复和合成致死的重要研究进展

必赢亚洲娱乐,癌症,是人人闻之色变的病症,一旦罹患,医生总会叮嘱说:最重要的是保持良好的心态,积极配合治疗。然而,最近的研究表明:癌症患者想要保持“好心态”确实并非易事。

3.1HR修复与疾病发生和预后的关系BRCA1N端RING结构域和C端BRCT结构域的遗传性变异对易导致遗传性乳腺癌和卵巢癌[13].BRCA1特定位点错义突变或氨基酸置换影响HR修复和SSA(single-strandannealing)修复,是遗传性乳腺癌致病因素[14].

研究动态

必赢亚洲在线平台,HR修复通路主要因子作为肿瘤靶向治疗的潜在靶点已被广泛研究。近年来出现部分以HR修复为靶点的抗肿瘤新药,如:Bcl-abl抑制剂伊马替尼;组蛋白乙酰化酶抑制剂(Histonedeacetylaseinhibitors,HDACi);热休克蛋白HSP90抑制剂17-AAG.

研究者敲除了部分小鼠的Pdcd1基因(编码PD-1受体),观察其与正常小鼠的血清水溶代谢物有何不同。经过分析,Pdcd1-/-

HR修复分为3个时期:联会后期[1-3].

亚洲必赢366.net,众所周知,癌症患者在诊断和治疗的过程中往往会出现各种消极的表现,尽管目前医学界仍将这些行为的发生归因于情绪压力,但最近的一项研究表明,中枢神经系统(CNS)与抗肿瘤免疫反应之间存在生理学联系。
现在有证据表明,抑制性受体PD-1的表达可能影响CNS。

多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶[Poly(adenosinediphosphatepolymerase,PARP]亚洲必赢手机入口,抑制剂是重要的合成致死靶向药物。PARP在修复SSB中的作用是合成致死的基础。复制叉遇到SSB,该损伤转换为DSB,NHEJ不能修复此类只有一个断端的DSB,需启动HR修复;若HR缺陷,则无法修复。PARP抑制剂增加开放型SSB,致复制相关DSB数量增加,终引起染色单体断裂和细胞死亡[9]必赢亚洲,.BRCA变异细胞对PARPi敏感性是野生型细胞的1000倍,PARPi奥拉帕尼治疗乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌显示出显着疗效[bwin必赢亚洲2299.com,5].但50%上皮性卵巢癌HR修复完整,限制PARPi的应用。17-AAG将HR修复完整肿瘤转变为HR修复缺陷肿瘤,增加上皮性卵巢癌细胞对奥拉帕尼的敏感性[19].PARPiVeliparib在三阴乳腺癌和化疗抗拒的卵巢癌前临床试验中显示单药活性[2].Rad52促进Rad51介导的HR修复,BRCA1、PALB2、BRCA2缺陷人肿瘤细胞中删除RAD52HR修复速度减缓,染色体异常增加,克隆存活率降低,它们之间存在合成致死关系。以Rad52为靶点的药物研发处于前临床试验阶段[20].

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MRN抑制剂Mirin阻止G2/M期检查点激活和HR修复[2].ATM属于PIKK超家族,G1-S期ATMS367,S1893,和S1981位点脱磷酸化下调ATM水平,抑制HR修复[22],其高度特异性小分子ATP竞争性抑制剂KU-55933提高肿瘤细胞对放射线和致DSB药物的敏感性,提示该药的潜在临床应用价值[2].

BRCA1与50%~85%乳腺癌和15%~45%卵巢癌发病风险相关。BRCA2是启动BRCA1-BRCA2-HR损伤修复的效应器,其遗传性缺陷与40%~60%乳腺癌和10%~20%卵巢癌终生风险相关[15].

总之,HR修复是众多因子共同作用相互协调的过程,这些因子失活或步骤中断都会对HR修复的终效应产生影响。

部分HR修复通路因子如PALB、BRIP1、BARD1、MUS81、RAD51等,有抑制肿瘤活性的功能,在抑制乳腺癌和卵巢癌发病中起主要作用[16].RAD51低表达见于乳腺癌,高表达见于胰腺癌。MRE1111重复序列突变见于80%以上结直肠癌患者中[2].

DNA损伤激活细胞内DNA损伤应答(DNAdamageresponse,DDR),产生细胞凋亡、细胞周期阻滞以及DNA损伤修复等一系列生物学效应。DSB修复有同源重组(Homologousrecombination,HR)和非同源重组末端连接(Non-homologousend-joining,NHEJ)修复两种方式。本文着重介绍HR修复分子机制、影响因素、合成致死及其与NHEJ修复的关系,并探讨其临床应用的潜在可行性。

应用细胞周期检查点抑制剂于DNA修复缺陷细胞是另一种治疗策略。抑癌基因p53为调控G1/S期检查点所必需,多种肿瘤细胞中失活,尤其是BRCA1或BRCA2突变肿瘤细胞中。ATM-ATR-CHK1通路参与DNA损伤后S和G2期检查点调控,CHK1抑制剂增加p53突变细胞对放射治疗或化学治疗敏感性[9].

对IR所致的DSBHR与NHEJ修复具有互补作用。一个决定修复方式的重要因素是5′-3’DNA断端切除,启动NHEJ修复失败后进行,促进HR修复而非经典NHEJ修复。53BP1阻断断端切除抑制HR修复,是关键调节因子[10].DDR因子E3泛素连接酶RNF168促进删除BRCA1的细胞中H2A/H2AX在K13/15单泛素化和53BP1聚集在损伤区域,抑制HR修复[11].HR修复缺陷细胞中,易产生错误的NHEJ修复是主要修复方式,染色体易位和重组的频率增加。

MRN复合体与DNA断端结合启动HR修复,Mre11与CtIP启动5′-3‘切除过程[4].核酸外切酶1和具有解螺旋酶-核酸内切酶功能的STR-Dna2复合体共同作用持续产生ssDNA.RPA覆盖切除的DNA断端,限制二级结构形成,促进RAD52介导的重组酶RAD51装载。RAD51在ssDNA上形成前联会核蛋白纤维[1,3].

非小细胞肺癌中RAD51G135C可作为预测临床效果的生物指标,携带C等位基因患者中位生存率更高;且在吸烟和既往吸烟患者中,携带C等位基因患者总生存率较GG基因型患者高[18].

3、HR修复研究的潜在临床意义

3.2.1合成致死的临床应用

G2期两条通路均有效时,优先选择不易产生错误的HR修复[12].

合成致死指2个或以上基因同时突变的遗传组合导致细胞死亡,而这些基因中任意一个基因突变都不会引起细胞死亡。HR修复缺陷肿瘤细胞中常见BRCA1和BRCA2等基因突变,此背景下应用特异性靶向药物抑制特定基因表达,产生合成致死效应。其治疗策略意义是在DNA损伤修复缺陷肿瘤细胞中抑制其他修复通路促进合成致死效应;也可抑制预先存在细胞周期检查点缺陷或修复缺陷细胞的细胞周期检查点,增加损伤DNA聚集和促进细胞死亡[9].

1.1、HR修复机制

DNA损伤启动多种修复机制,其中HR修复是保护基因组完整性的重要机制,参与DNA单链断裂(Singlestrandbreakage,SSB)导致的复制叉断裂和链间交联以及DSB的修复,以姐妹染色单体为DNA模板,是无错误修复通路,只发生在S期和G2期[1].放射生物学家们从20世纪早期已着手HR修复与DSB的关系的研究,本文仅以时间点为线索回顾HR修复和合成致死的重要研究进展,详见图1.

3.2、HR修复与肿瘤靶向治疗的研究进展

DNA双链断裂是细胞受到电离辐射后生物学上严重的损伤,下面是小编搜集整理的一篇探究同源重组修复和合成致死研究进展的论文范文,欢迎阅读查看。

以3′-断端为引物进行DNA合成,RAD51与dsDNA分离,暴露DNA合成所需的3′-OH[1].第二个DSB断端与扩展的D-loop平行,形成双Holliday联结,在解离酶作用下这些对称结构产生交换型或非交换型产物[3].

RAD51家族成员XRCC2缺陷时细胞内HR修复降低100倍,XRCC2rs3218408与乳腺癌患病风险相关,rs3218536与乳腺癌和胰腺癌不良预后相关[17].

HR修复的主要成分包括MRN(MRE11–RAD50–NBS1)复合体,RAD51、RAD51同源异构体、RAD52、RAD54,涉及BRCA1、CtIP(CtBPinteractingprotein)、ATM、ATR、PALB2(PartnerandlocalizerofBRCA2)、BRIP1(BRCA1interactingproteinC-terminalhelicase1)等因子[1-2].

1.2、HR修复的影响因素

3.2.2以HR修复通路因子为靶点的肿瘤治疗

删除特定基因抑制HR修复,增加肿瘤细胞放射敏感性,这是具有应用前景的增加放射治疗敏感性的靶点。研究显示敲除IGF-1R致HR修复缺陷,γH2AX消除延迟,G1期细胞放射敏感性增加[23].黏连蛋白由SMC1、SMC3和Rad21组成,磷酸化后激活,DSB形成时聚集并促进修复。敲除53BP1、H2AX和MDC基因后,SMC1、SMC3的磷酸化减少;敲除Rad21引起细胞周期分布改变,G1期细胞较S期、G2期、M期多[24].

RAD51-ssDNA联会前核蛋白纤维介导同源序列的寻找和DNA链侵入,这是HR修复核心反应。靶DNA与RAD51核蛋白纤维之间的DNA链配对形成D-loop,包括新异源双链DNA和供体DNA移位的链[3].RAD54协助RAD51寻找DNA同源序列、Holliday联结分支的迁移及RAD51取代侵入DNA和启动DNA修复的过程[5].

HR修复受RAD51、BRCA1、BRCA2等因子调控。BRCA1的肿瘤抑制因子活性依赖其细胞周期检查点、转录、蛋白泛素化、凋亡和DNA修复方面的功能,受BRCT磷酸蛋白识别区域调节。Rad50、RAD51和γH2AX的募集过程依赖BRCA1,BRCA1缺失细胞丧失使RAD51集中于DNA损伤区域的能力,导致HR和NHEJ修复、S期和G2-M期细胞周期检查点均存在缺陷[5-6].间质-上皮转型(Mesenchymalepithelialtransition,MET)抑制剂下调MET活性,减少RAD51移入细胞核并阻断RAD51-BRCA2复合体之间相互作用,致HR修复受损,γH2AX消退延迟,细胞内DSB持续高水平[7].CDK1、2(Cyclindependentkinase1,2)磷酸化BRCA2,调节其与RAD51相互作用,促进S/G2期HR修复[8].

地西他滨处理多发性骨髓细胞激活DDR,促进RAD51和53BP1形成,联合RAD51抑制剂B02增加其诱导的细胞凋亡;小剂量HDACiJNJ-26481585干扰DNA损伤修复通路,提高地西他滨介导的细胞毒性[21].

HR修复应用于肿瘤靶向治疗的一个重要机制是合成致死,常见策略有2种:细胞周期检查点抑制剂。

总之,DSB是细胞受到电离辐射后发生的严重DNA损伤,其修复机制复杂且与肿瘤发病和治疗密切相关。近年来关于其修复机制研究一直是肿瘤转化医学研究的热点,其中HR修复作为保护基因组完整性的重要机制受到越来越多的关注,主要集中于3个方面:HR修复基因缺陷与多种肿瘤发病相关,如何筛查携带这些突变基因的高危人群达到预防肿瘤的目的是肿瘤预防的难点,如何检测肿瘤患者中这些突变基因以期制定合理的治疗策略;通过抑制肿瘤细胞HR修复通路特别是合成致死,增加肿瘤放化疗敏感性,为肿瘤的靶向治疗提出了一种新的思路;DNA损伤修复涉及多种修复机制,深入研究它们之间的联系,促进其在肿瘤治疗的应用研究。深入了解DSB与HR修复之间的分子机制并将其应用于肿瘤个体化治疗有望突破肿瘤治疗成功的瓶颈。

DSB修复异常作为肿瘤发病风险、预后指标和治疗靶点,近年来受到广泛关注和研究。

时间:2016-09-29 11:26点击: 次来源:好文学作者:佚名评论:- 小 + 大

特异性抑制剂改变或降低HR修复通路主要因子功能或活性,抑制其修复能力以增加肿瘤细胞对导致DSB敏感性的目的,此种治疗策略已见于前临床试验。

1、同源重组修复机制、影响因素及其合成致死效应

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