SETD1A 与 EME1：PARP 抑制剂耐药机制的关键 “密码”

为探究 PARP 抑制剂耐药机制，研究人员针对 SETD1A 在相关癌细胞中的作用展开研究，发现其可致 ATM 及 BRCA1 缺陷细胞耐药，或为临床提供新方向。

　　在癌症治疗的战场上，PARP 抑制剂（PARPi）曾被寄予厚望。它就像一颗精准的 “智能炸弹”，专门瞄准那些在 DNA 双链断裂修复（DSB）的同源重组（HR）通路存在缺陷的肿瘤细胞。比如携带乳腺癌易感基因 1/2（BRCA1/2）突变的癌细胞，对 PARP 抑制剂表现出了极高的敏感性。凭借这一特性，PARP 抑制剂在乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌等多种癌症的治疗中崭露头角，获得了临床批准。

然而，癌症就像一个狡猾的 “敌人”，很快就找到了应对 PARP 抑制剂的方法 —— 耐药性。大约 40% 携带生殖系 BRCA1/2 突变的转移性乳腺癌患者对奥拉帕尼（Olaparib）治疗无反应，这一数据凸显了耐药问题的严重性。目前虽然已经发现了一些耐药机制，如 BRCA1/2 的二次突变、PARP1/2 或 PARG 表达的改变等，但仍有许多未解之谜，尤其是在除 BRCA1/2 缺陷之外的其他 HR 缺陷背景下。

此前研究发现赖氨酸甲基转移酶 SETD1A 在 DNA 修复中扮演重要角色，它能抑制 BRCA1 介导的 DNA 末端切除，对 RIF1 依赖的非同源末端连接（NHEJ）至关重要。SETD1A 的缺失会导致 PARP 抑制剂耐药，但这一现象是否在其他 HR 缺陷的癌症中也存在，尚不清楚。同时，ATM 作为另一个重要的 DNA 修复相关蛋白，其缺陷与 PARP 抑制剂敏感性相关，但 ATM 作为临床生物标志物的应用仍有限，且 PARP 抑制剂在 ATM 缺陷背景下的耐药机制也不明确。

为了解开这些谜团，来自未提及具体单位的研究人员开展了深入研究。他们的研究成果为理解 PARP 抑制剂耐药机制带来了新曙光，或能为临床治疗提供更有效的策略，该研究成果发表在British Journal of Cancer上。

研究人员采用了多种关键技术方法来深入剖析这一复杂问题。通过 siRNA 转染和 CRISPR/Cas9 基因编辑技术，精准地敲低或敲除相关基因，以探究其功能变化；利用克隆形成实验、免疫荧光、同源重组实验等多种实验手段，全面评估细胞对 PARP 抑制剂的敏感性、DNA 修复能力以及相关蛋白的表达和定位情况；借助 RNA 测序（RNA-seq）和 ChIP-Seq 分析技术，从基因表达和转录调控层面挖掘潜在的分子机制；还通过癌症基因组分析，整合 TCGA 和 DepMap 等数据库资源，分析患者生存数据与基因表达的关联。

研究结果如下：

1. SETD1A 缺失降低 ATM 缺陷细胞对奥拉帕尼的敏感性：研究人员通过敲低或抑制 ATM，同时敲低 SETD1A，观察细胞对奥拉帕尼的反应。结果发现，ATM 缺陷使细胞对奥拉帕尼敏感，而 SETD1A 的缺失会部分消除这种敏感性。在多种细胞系，如 HeLa、MCF7 等细胞中都验证了这一结果，这表明 SETD1A 缺失可导致 ATM 缺陷细胞对 PARP 抑制剂耐药。
2. SETD1A 缺失部分恢复 ATM 缺陷细胞的 HR 活性：研究人员以 RAD51 焦点形成作为 HR 的标记，发现敲低或抑制 ATM 后，RAD51 焦点形成显著减少，而 SETD1A 缺失可使 RAD51 焦点形成增加至接近正常水平。利用 CRISPR - 基于的 LMNA 分析直接评估 HR 活性，结果显示 ATM 敲低或抑制会降低 HR，而 SETD1A 共缺失可部分恢复 HR。此外，通过分析中期染色体铺展中放射性染色体的形成，发现 SETD1A 缺失可减少 ATM 缺陷细胞中奥拉帕尼诱导的毒性末端连接，进一步证明 SETD1A 缺失导致 DNA 修复途径从 NHEJ 向 HR 转变，恢复了部分 HR 活性。
3. 干扰 H3K4 甲基化降低 ATM 缺陷细胞对奥拉帕尼的敏感性并部分恢复 HR：SETD1A 可催化组蛋白 H3 赖氨酸 4（H3K4）的甲基化。研究人员利用表达野生型 GFP 标记的组蛋白 H3 或 H3K4A 突变体的细胞系进行研究，发现 ATM 缺陷使 H3 - WT - GFP 细胞对奥拉帕尼敏感并损害 HR，而 H3 - K4A - GFP 细胞对 PARPi 的敏感性较低，且 RAD51 焦点增加，毒性染色体放射性减少，这表明 SETD1A 介导的 H3K4 甲基化通过恢复 HR 影响 PARPi 敏感性。
4. SETD1A 缺失降低 HR 缺陷癌细胞系对奥拉帕尼的敏感性：研究人员选取了携带 BRCA1 或 ATM 突变的癌细胞系，如 UWB1.89、HCC1937、H1395 等，以及相应的野生型细胞系作为对照。结果发现，BRCA1 或 ATM 突变的细胞系对奥拉帕尼敏感，而 SETD1A 缺失会降低这些细胞系对奥拉帕尼的敏感性，且在这些细胞系中，SETD1A 缺失还恢复了奥拉帕尼诱导的 RAD51 焦点形成和 HR 活性，进一步证实了 SETD1A 缺失在多种癌症类型中导致 PARP 抑制剂耐药。
5. SETD1A 依赖的 EME1 转录驱动 PARP 抑制剂耐药：由于 SETD1A 在转录调控中起关键作用，研究人员利用可诱导 Cas9 表达敲除 SETD1A 的 HeLa 细胞系进行 RNA 测序分析。结果发现，SETD1A 缺失对 HR proficient 细胞的基因表达影响有限，但在 HR 缺陷的 PARPi 耐药背景下，EME1 基因表达下调。通过分析小鼠 ChIP - Seq 数据集，发现 SETD1A 在 EME1 的转录起始位点（TSS）高度富集，且 SETD1A 缺失会显著降低 EME1 蛋白表达。在癌症基因组数据中也观察到，低 SETD1A 水平的患者 EME1 表达降低，且 BRCA1 和 ATM 缺陷的癌症患者中，低 SETD1A mRNA 表达与较差的总生存期相关。
6. EME1 缺失驱动 HR 缺陷细胞对 PARP 抑制剂耐药并恢复 HR：研究人员敲低 HeLa 细胞中的 EME1 和 / 或 BRCA1/ATM，发现 EME1 缺失模拟了 SETD1A 缺失的表型，即降低了细胞对奥拉帕尼的敏感性，并恢复了 HR 水平。在多种癌症细胞系中，低 EME1 水平与奥拉帕尼敏感性降低相关，这表明 SETD1A 依赖的 EME1 转录缺失驱动了 HR 缺陷细胞对 PARP 抑制剂的耐药性。

在讨论部分，研究人员指出，虽然目前对 BRCA 缺陷细胞中 PARP 抑制剂耐药机制有了一定了解，但在其他 HR 缺陷细胞中的研究较少。他们的研究表明，SETD1A 缺失在 ATM 缺陷细胞中也会导致 PARP 抑制剂耐药，且这种耐药性与 HR 的恢复有关。SETD1A 缺失导致 PARP 抑制剂耐药的机制在 BRCA1 和 ATM 缺陷细胞中是保守的，但在 BRCA2 缺陷细胞中不适用，这可能与它们在 HR 中的不同作用有关。此外，SETD1A 对 H3K4 的甲基化和 EME1 的转录调控在 PARP 抑制剂耐药中起重要作用，EME1 可能具有新的抗重组作用。最后，研究人员认为 SETD1A 状态 / 活性或可作为预测 PARP 抑制剂反应的生物标志物，这有望改善 PARP 抑制剂在癌症治疗中的应用，为临床医生更精准地选择合适的治疗方案提供有力依据，从而提高癌症患者的治疗效果和生存率。