《Cell Death & Disease》：PRKCSH enhances colorectal cancer radioresistance via IRE1α/XBP1s-mediated DNA repair
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为解决结直肠癌（CRC）放疗抵抗这一临床难题，研究人员开展了 PRKCSH 在 CRC 放疗抵抗中作用及机制的研究。结果发现 PRKCSH 可经 IRE1α/XBP1s 通路促进 DNA 损伤修复，导致放疗抵抗。该研究为 CRC 放疗增敏提供新靶点，有望改善治疗效果。
在全球范围内，癌症始终是严重威胁人类健康的重大疾病，其中结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）的发病率和死亡率都不容小觑。从 2013 - 2017 年的数据来看，其全球发病率为每 10 万人中有 38.7 例，死亡率达每 10 万人中有 13.9 例，在各类癌症中排名第三 。而且，近年来 CRC 在年轻患者中的发病率呈上升趋势，死亡率也逐渐增加。对于局部晚期直肠癌，新辅助放疗是标准治疗手段，但癌细胞的放疗抵抗严重限制了其疗效，这成为了临床治疗中的一大难题。肿瘤的放疗抵抗主要源于增强的 DNA 损伤修复机制、减少的细胞凋亡以及对放疗诱导应激反应的适应能力。因此，深入探究 CRC 放疗抵抗的分子机制，寻找增强放疗敏感性的策略，对于改善患者的生存结局至关重要。
为了解决这些问题，海军军医大学海军医学系放射医学教研室等多家国内研究机构的研究人员开展了一项关于 PRKCSH 在 CRC 放疗抵抗中作用及机制的研究。相关研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们从公共数据库（如 GEO、TCGA）获取数据进行生物信息学分析；使用人结直肠癌组织样本（来自上海长海医院）和患者来源的类器官（PDO）模型进行实验；构建稳定细胞系（PRKCSH 敲低和过表达细胞系）；通过给予不同剂量的电离辐射（IR）处理细胞和动物模型；利用 RNA 分离和实时 PCR、Western blotting、免疫荧光染色、免疫共沉淀等实验技术检测相关分子的表达和相互作用；还建立了异种移植瘤模型和同基因肿瘤模型进行体内放疗实验 。
研究结果如下：
- PRKCSH 在 CRC 样本中上调且与放疗抵抗相关：通过分析 GEO 数据库数据，发现 PRKCSH 在 CRC 组织中表达升高。对 12 例直肠癌患者肿瘤样本的检测显示，放疗抵抗组织中 PRKCSH mRNA 水平显著高于放疗敏感组织。在细胞实验中，给予 8 Gy 照射后，PRKCSH 表达在 24 h 内逐渐增加并在后续保持稳定。敲低 PRKCSH 的细胞系（PRKCSH - KD）在照射后细胞活力和增殖能力明显下降，而过表达 PRKCSH 则增强细胞的存活能力。此外，PRKCSH - KD 细胞的迁移和侵袭能力也受到抑制 。
- 敲低 PRKCSH 增加 CRC 细胞的放疗敏感性：克隆形成实验表明，PRKCSH - KD 的 HCT116、RKO 和 HT29 细胞在不同辐射剂量下的克隆形成存活率显著低于对照组。流式细胞术检测发现，8 Gy 照射后，PRKCSH - KD 细胞的凋亡率明显增加，相关凋亡蛋白表达也发生改变，如 Caspase - 3 激活增加，Bax 升高、Bcl - 2 降低，Bcl - 2/Bax 比值下降 。
- 敲低 PRKCSH 抑制辐射诱导的内质网应激（ER stress）中 IRE1α/XBP1s 信号通路的激活：研究证实电离辐射可激活 ER stress，使关键 ER stress 标记物（GRP78、p - IRE1α、XBP1s）表达增加。PRKCSH - KD 细胞在照射后，这些 ER stress 蛋白水平显著降低，而过表达 PRKCSH 则使其升高。XBP1s 过表达可恢复 PRKCSH - KD 细胞的增殖、克隆形成、侵袭和迁移能力，使用 IRE1 抑制剂 STF - 083010 也能模拟 PRKCSH 敲低的效果，增强细胞放疗敏感性。同时，PRKCSH 敲低对 PERK 通路影响较小 。
- PRKCSH 缺失抑制 CRC 细胞照射后的 DNA 损伤修复：彗星实验和免疫荧光染色显示，PRKCSH - KD 的 HCT116 和 RKO 细胞在照射后 DNA 损伤增加，γ - H2AX 焦点增多，DNA 修复蛋白水平下降。此外，PRKCSH 敲低还削弱了辐射诱导的 G1 期阻滞 。
- PRKCSH 通过激活 IRE1α/XBP1s 通路促进 DNA 损伤修复：生物信息学分析表明 IRE1α/XBP1s 通路与 DNA 损伤修复指标呈正相关。实验发现，PRKCSH 过表达可激活 IRE1α/XBP1s 通路并增强关键 DNA 损伤修复分子，但敲低 IRE1α 后，这种促进作用消失 。
- PRKCSH 通过 XBP1s 抑制 p53 的泛素化降解来促进 DNA 损伤修复：免疫荧光显示，照射后 XBP1s 和 p53 的共定位从细胞质转移到细胞核。PRKCSH 过表达可增加 p53 蛋白水平，敲低 PRKCSH 则减少 p53 与 XBP1s 的相互作用，增加 p53 的泛素化水平。进一步实验表明，PRKCSH 通过增强 p53 稳定性促进 DNA 损伤修复 。
- 抑制 PRKCSH 增强结直肠癌体内放疗敏感性：在裸鼠异种移植瘤模型和免疫活性 C57BL/6 小鼠同基因肿瘤模型中，敲低 PRKCSH 均能抑制肿瘤生长，增强放疗敏感性。对肿瘤样本的分析发现，PRKCSH 敲低抑制了 IRE1α/XBP1s 通路的激活，减少 XBP1s 和 p53 的表达，抑制 DNA 损伤修复，促进细胞凋亡 。
- 高 PRKCSH 水平与局部晚期直肠癌患者新辅助放疗的放疗抵抗相关：分析 TCGA 数据发现，PRKCSH 在结直肠腺癌（COAD）中表达升高，且与患者总体生存率呈负相关。在 PDO 模型中，敲低 PRKCSH 显著抑制放疗后类器官的生长。对 53 例接受新辅助放疗的直肠癌患者分析显示，PRKCSH 在肿瘤组织中表达上调，且放疗抵抗组（TRG2 - 3）中 PRKCSH 阳性细胞比例更高 。
研究结论和讨论部分指出，本研究首次证明 PRKCSH 通过调节内质网应激来改善 DNA 损伤修复，从而增强 CRC 放疗抵抗。PRKCSH 主要位于内质网，参与蛋白质合成和折叠，与肿瘤发展密切相关 。敲低 PRKCSH 可显著减弱 CRC 细胞和异种移植瘤模型中的 DNA 损伤反应，增强放疗敏感性。在临床样本中，PRKCSH 在直肠癌组织中高表达，且与放疗抵抗相关，可作为监测放疗抵抗或预测新辅助放化疗后复发的生物标志物。虽然该研究存在一些局限性，如 PRKCSH 在同源重组（HRR）和非同源末端连接（NHEJ）中的具体作用有待明确，PDO 模型的准确性需进一步验证等，但总体而言，PRKCSH 有望成为结直肠癌放疗增敏的新靶点，为改善临床治疗效果提供了新的方向，在精准医学领域具有重要的应用潜力。
