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通过调控细胞周期与凋亡,靶向EHMT2可克服结直肠癌对5-氟尿嘧啶的耐药性

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为何一些结肠癌对关键药物失去反应

许多结直肠癌患者接受长期使用的化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)。虽然该药可减缓或缩小肿瘤,但癌症常常适应并停止响应,使患者可用的治疗选项减少。这项研究探讨了耐药性如何产生,并测试了一种使耐药肿瘤重新对5-FU敏感的方法。

Figure 1. 阻断一种基因调控酶可使标准结肠癌药物重新在耐药肿瘤中发挥作用。
Figure 1. 阻断一种基因调控酶可使标准结肠癌药物重新在耐药肿瘤中发挥作用。

一种常用治疗为何失去疗效

结直肠癌是全球最常见的癌症之一,5-FU仍是治疗的支柱。该药通过损伤快速增殖细胞的DNA和RNA来发挥作用,使它们停止分裂并死亡。不幸的是,许多晚期肿瘤要么起初反应不佳,要么在反复暴露后逐渐产生耐药。在转移性疾病中,大多数患者最终对5-FU的反应不佳,这与长期生存率低密切相关。研究人员怀疑,基因开关的调控方式改变(而非DNA序列本身的改变)在这种逃逸中起重要作用。

一个使平衡倾斜的表观遗传开关

研究小组聚焦于一种名为EHMT2的蛋白,这是一种基因控制酶,可对DNA包装蛋白施加化学标记,通常会使邻近基因沉默。当他们将普通的结直肠癌细胞与经诱导产生对5-FU耐药的细胞比较时,发现耐药细胞中的EHMT2水平明显更高。患者数据也显示相似情况:肿瘤中EHMT2较高的患者对5-FU的反应较差且生存期较短。在体外实验中,强制使癌细胞产生额外的EHMT2会使其更难被5-FU杀死,而降低EHMT2水平则抑制生长并恢复药物的作用。

阻断该开关如何停止生长并触发细胞死亡

为了解EHMT2在耐药细胞内的作用,科学家在关闭EHMT2后检查了数千个基因的变化。结果显示与细胞周期控制和程序性细胞死亡相关的通路显著激活。降低EHMT2的耐药细胞在分裂周期的早期检查点G1期停滞,并表现出明显的凋亡特征,包括关键“执行”酶活性增加和PARP被裂解,这些都是细胞死亡的标志。一个重要参与者浮现出来:一种名为PPM1B的去磷酸酶。EHMT2通过在其控制区域附近施加化学标记直接抑制PPM1B。当EHMT2下降时,PPM1B水平上升,导致驱动细胞分裂的CDK2活性降低、抑制蛋白p21增加、G1期停滞增强以及细胞死亡增多。

Figure 2. 抑制肿瘤酶可释放阻止细胞分裂并促使耐药癌细胞死亡的“刹车”蛋白。
Figure 2. 抑制肿瘤酶可释放阻止细胞分裂并促使耐药癌细胞死亡的“刹车”蛋白。

一种重新唤醒隐性防御者的药物

研究人员随后测试了一种针对EHMT2的小分子抑制剂BIX-01294。在耐药的结直肠癌细胞系中,该化合物抑制了生长、增加了PPM1B、上调了p21,并降低了推动细胞通过分裂周期的信号。它还降低了PPM1B基因上的沉默标记,这与遗传学上敲低EHMT2的效应相一致。在携带耐药细胞所生长肿瘤的小鼠中,单用BIX-01294即可缩小肿瘤,而与5-FU联合使用的效果优于任一单独治疗,且未见明显额外毒性。在从患者结直肠癌培养的三维迷你肿瘤(类器官)中也出现相同模式:对5-FU不再响应的类器官在阻断EHMT2后重新变得敏感,尤其是在与5-FU联合时效果显著。

这项研究对患者可能意味着什么

综合来看,发现过度活跃的表观遗传开关EHMT2通过持续抑制天然“刹车”PPM1B,帮助结直肠癌细胞抵抗5-FU。当EHMT2被阻断时,PPM1B得以上调,减缓细胞周期并使癌细胞在治疗下经历受控死亡。尽管仍需更多研究来评估人体内的安全性和有效性,但这些结果提示,将EHMT2抑制剂加入常规5-FU化疗,未来可能有助于克服耐药并延长这类长期使用抗癌药物的疗效。

引用: Tae, I.H., Kang, Y., Lee, J. et al. Targeting EHMT2 overcomes 5-fluorouracil resistance in colorectal cancer by modulating cell cycle and apoptosis. Sig Transduct Target Ther 11, 184 (2026). https://doi.org/10.1038/s41392-026-02692-7

关键词: 结直肠癌, 药物耐药, 5-氟尿嘧啶, 表观遗传治疗, EHMT2