RRM1 O-GlcNAcylation 抑制：胰腺癌治疗新策略 —— 基于 TK1 介导的复制应激机制

《Cancer Gene Therapy》：RRM1 O-GlcNAcylation inhibition suppresses pancreatic cancer via TK1-mediated replication stress

胰腺癌治疗面临诸多挑战，如 gemcitabine 耐药。研究人员针对 RRM1 O-GlcNAcylation 对胰腺癌进展的影响展开研究。通过构建 RRM1-T734A 突变细胞模型，发现抑制 RRM1 O-GlcNAcylation 可抑制胰腺癌，还能提高对 gemcitabine 的敏感性，为胰腺癌治疗提供新方向。

　　在癌症研究领域，胰腺癌一直是一块难啃的 “硬骨头”。它恶性程度极高，治疗手段有限，化疗耐药更是让无数患者陷入困境。目前，gemcitabine 作为胰腺癌化疗的常用药物，却常常因为患者产生耐药性，导致治疗效果大打折扣。而且，对于 RRM1 蛋白的 O-GlcNAcylation 修饰在胰腺癌发展过程中的具体作用，科学界也知之甚少。在这样的背景下，为了寻找新的治疗靶点和策略，中国科学院的研究人员开展了一项深入研究。

研究人员聚焦于 RRM1 O-GlcNAcylation，利用 CRISPR 敲入技术构建了 RRM1-T734A 突变细胞模型，模拟抑制 RRM1 O-GlcNAcylation 的状态。通过一系列实验，他们发现抑制 RRM1 O-GlcNAcylation 后，胰腺癌细胞内的 DNA 损伤增加、复制应激加剧，细胞生长和转移受到抑制。这一发现意义重大，不仅揭示了 RRM1 O-GlcNAcylation 在胰腺癌中的关键作用，还为胰腺癌的治疗提供了新的潜在靶点。该研究成果发表在《Cancer Gene Therapy》杂志上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是基因编辑技术，利用 CRISPR-Cas9 构建 RRM1-T734A 突变的 PANC-1 细胞系；二是免疫沉淀和免疫荧光染色技术，用于检测蛋白的 O-GlcNAcylation 修饰水平、DNA 损伤标记物等；三是代谢组学技术，借助 LC-ESI-MS 分析细胞内的核苷酸和代谢物水平。此外，研究还使用了动物模型实验，将细胞接种到小鼠体内观察肿瘤生长和转移情况。

研究结果如下：

1. RRM1 O-GlcNAcylation 与基因组稳定性：通过免疫沉淀实验发现，胰腺癌 PANC-1 细胞中 RRM1 的 O-GlcNAcylation 水平高于非肿瘤细胞。构建 RRM1-T734A 突变细胞后，免疫荧光染色和蛋白质印迹分析表明，突变细胞中 γH2AX、53BP1 和 RPA 的焦点增多，磷酸化 RPA 水平升高，说明降低 RRM1 O-GlcNAcylation 会加剧基因组不稳定。
2. RRM1-T734A 突变对肿瘤恶性行为的影响：XTT 实验显示，RRM1-T734A 突变的 PANC-1 细胞增殖速率明显下降。细胞周期分析发现，突变细胞生长延迟主要是由于 S 期阻滞，且细胞死亡并未显著增加。球体形成和集落形成实验也表明，突变细胞形成球体和集落的能力减弱。动物实验中，将 GFP - 荧光素酶标记的突变细胞和对照细胞分别皮下和原位注射到 NSG 小鼠体内，结果显示突变细胞形成的肿瘤体积更小、重量更轻，肝转移也受到抑制。
3. RRM1-T734A 突变对核苷酸代谢的影响：免疫沉淀分析发现，RRM1-T734A 突变细胞与 RRM2 的结合亲和力增加，与 RRM2B 的结合减少，而与 Tip60 的结合不受影响。LC/MS 分析显示，突变细胞中所有 NTPs 水平下降，dNTP 池失衡，dTTP 水平显著升高。进一步研究发现，RRM1-T734A 细胞中胸苷和 dTMP 水平增加，胸苷磷酸化酶（TP）表达降低，胸苷激酶 1（TK1）表达升高，且 TK1 蛋白稳定性增强。
4. TK1 在细胞周期调控中的作用：通过调节 TP 和 TK1 的表达，发现敲低 TK1 可显著缓解 RRM1-T734A 细胞的 S 期阻滞，促进细胞集落形成，而增加 TP 表达则不能逆转 S 期阻滞，说明 TK1 在促进 S 期阻滞和抑制癌细胞生长中起主要作用。
5. 靶向 RRM1 O-GlcNAcylation 对 Gemcitabine 疗效的影响：实验表明，RRM1-T734A 细胞对 Gemcitabine 更敏感。使用 OSMI-1 抑制 O-GlcNAc 转移酶（OGT），也能提高胰腺癌细胞对 Gemcitabine 的敏感性，且二者联合使用的细胞毒性作用更强。

研究结论和讨论部分指出，RRM1 O-GlcNAcylation 在胰腺癌的发生发展中起着复杂而关键的作用。抑制 RRM1 O-GlcNAcylation，无论是通过 RRM1-T734A 突变还是使用 OSMI-1 抑制 OGT，都能显著提高胰腺癌细胞对 Gemcitabine 的敏感性，为胰腺癌的治疗提供了新的潜在策略。不过，O-GlcNAcylation 与磷酸化之间的相互作用、RRM1-T734A 突变影响其他 NTPs 水平的机制等，仍有待进一步研究。这项研究为攻克胰腺癌治疗难题带来了新的希望，为后续的临床研究和治疗方案改进奠定了重要基础。