靶向CDK9依赖性转录成瘾：通过腺苷脱氨酶调控实现口腔癌化学预防的新策略

《Cell Death & Disease》：Targeting CDK9-dependent transcriptional addiction: a novel chemoprevention strategy for oral carcinogenesis via adenosine deaminase modulation

本研究针对口腔黏膜癌变过程中转录失调的难题，聚焦CDK9依赖性转录成瘾机制，发现CDK9抑制剂LDC067可通过下调腺苷脱氨酶(ADA)表达，破坏腺苷-肌苷代谢通路，诱导细胞凋亡并有效阻断4-NQO诱导的小鼠口腔癌变进程，为口腔癌前病变的化学预防提供了新靶点。

　　

在口腔鳞状细胞癌(OSCC)的防治领域，癌前病变向恶性肿瘤的转化一直是临床面临的重大挑战。基因表达失调作为癌症的典型特征，往往在组织病理学改变之前就已出现，这种肿瘤细胞对核心转录机制的依赖性被称为"转录成瘾"。尽管靶向转录周期蛋白依赖性激酶(tCDKs)在癌症治疗中展现出潜力，但其在癌前阶段能否有效阻断癌变进程仍是未解之谜。

中山大学附属口腔医院的研究团队在《Cell Death and Disease》发表的最新研究中，首次揭示了口腔黏膜癌变过程中存在CDK9依赖性转录成瘾现象。研究人员通过多组学分析、体外细胞实验和体内动物模型验证，系统阐述了靶向CDK9通过调控ADA介导的嘌呤代谢通路抑制口腔癌变的分子机制。

研究采用的关键技术方法包括：基于TCGA-OSCC和GEO数据库的生物信息学分析、4-NQO诱导的小鼠舌癌变模型、RNA测序(RNA-seq)及功能富集分析、免疫组织化学(IHC)和免疫荧光(IF)染色、Western blot、Co-IP(co-immunoprecipitation)技术、流式细胞术检测细胞凋亡与周期、以及ADA酶活性检测等。临床样本来源于中山大学附属口腔医院活检组织，包括正常组织、轻度不典型增生、中重度不典型增生和OSCC标本。

转录失调存在于口腔黏膜癌变过程中

研究人员通过对GSE30784、TCGA-OSCC和4-NQO诱导的小鼠舌癌变模型三个数据集的分析，发现口腔癌变过程中存在大量差异表达基因，其中上调基因数量尤为显著。进一步对38个"转录成瘾基因"的分析显示，在OLK(口腔白斑)、OSCC和小鼠模型中分别有21.1%、57.9%和42.1%的基因存在差异表达。实验证实，癌前细胞系DOK和OSCC细胞系SCC15、HSC3的新生RNA合成水平、染色质可及性以及RNA聚合酶II(RNA Pol II)在Ser2、Thr4和Ser5位点的磷酸化水平均显著高于正常角质形成细胞HOK和HaCaT，表明转录失调是口腔黏膜癌变的典型特征。

CDK9高表达促进转录成瘾并与OSCC不良预后相关

对tCDKs家族成员的表达分析显示，CDK9在OSCC临床I期或II期即开始差异表达，且其高表达与患者总体生存率显著相关(HR=1.91)。临床样本免疫组化证实，CDK9表达在正常组织到OSCC的癌变过程中呈持续上升趋势，p-RNA Pol II(Ser2)磷酸化在中重度不典型增生组织和OSCC组织中显著增加。细胞实验进一步验证CDK9在DOK、SCC15和HSC3细胞中的表达水平显著高于正常细胞，且Co-IP实验证实CDK9与p-RNA Pol II(Ser2)存在直接相互作用，凸显了CDK9在口腔黏膜癌变转录成瘾中的特殊地位。

CDK9抑制暂停RNA Pol II转录周期并诱导细胞凋亡

使用CDK9 siRNA和选择性抑制剂LDC067处理DOK和OSCC细胞，结果显示CDK9抑制显著降低了p-RNA Pol II(Ser2)和Thr4位点的磷酸化，但不影响Ser5位点。新生RNA合成检测表明CDK9抑制降低了转录活性，但染色质可及性未见明显变化。功能实验证实LDC067以剂量依赖性方式抑制细胞活力，诱导G2/M期细胞周期阻滞和细胞凋亡，表现为cleaved PARP(聚腺苷二磷酸核糖聚合酶)表达增加，MCL-1和BCL-2表达下降。值得注意的是，癌前细胞DOK对CDK9抑制更为敏感。

CDK9抑制在体内有效阻断口腔黏膜癌变

在4-NQO诱导的小鼠舌癌变模型中，LDC067治疗组小鼠体重稳定，生存率提高，舌表面病变面积显著减小。病理分析显示治疗组中重度不典型增生或OSCC比例明显降低。免疫组化证实LDC067降低了p-RNA Pol II(Ser2)磷酸化以及Ki-67、Mcl-1和Bcl-2的表达，表明CDK9抑制在体内有效阻断了口腔黏膜癌变进程。

CDK9抑制在口腔黏膜癌变中的基因特征分析

RNA测序发现LDC067处理组有160个差异表达基因(55个上调，105个下调)。功能富集分析显示这些基因主要富集于表皮发育、角质化等生物学过程，以及细胞因子-细胞因子受体相互作用、IL-17信号通路和MAPK信号通路等。值得注意的是，ADA被确定为关键下调基因，且与嘌呤代谢和核苷酸代谢通路显著相关。TCGA数据分析显示ADA在OSCC临床II期开始显著高表达，且与患者不良预后相关。

CDK9抑制通过靶向ADA破坏腺苷-肌苷代谢预防口腔黏膜癌变

机制研究表明，LDC067在mRNA和蛋白水平均下调ADA表达，并抑制ADA酶活性。代谢物检测发现LDC067处理降低了细胞内外肌苷和腺苷浓度。挽救实验证实外源性肌苷补充可逆转LDC067诱导的细胞凋亡。使用ADA选择性抑制剂cladribine处理也重现了类似的抗增殖和促凋亡效应，进一步验证了ADA在口腔癌变中的关键作用。

研究结论与讨论部分强调，CDK9依赖性转录成瘾是口腔黏膜癌变的重要特征，靶向CDK9可通过下调ADA表达，干扰腺苷-肌苷代谢转换，从而诱导细胞凋亡并阻断癌变进程。该研究首次建立了转录成瘾与嘌呤代谢之间的联系，为口腔癌前病变的化学预防提供了新策略。CDK9抑制剂LDC067在4-NQO诱导的小鼠模型中展现出的良好抗癌变效果，为其向临床前研究转化奠定了坚实基础，有望为预防口腔癌发生提供创新性治疗选择。