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在癌症治疗研究中，针对核糖体生物合成（RiBi）受损与细胞凋亡关系及 TP53 非依赖性细胞杀伤途径不明的问题，研究人员开展了关于 SLFN11 的研究。结果发现 SLFN11 通过 RiBi 损伤诱导 TP53 非依赖性凋亡，这为理解癌症治疗机制提供了新视角。
在生命的微观世界里，细胞的活动犹如一场精密而复杂的交响乐，其中核糖体的生物合成起着至关重要的作用。核糖体，作为细胞内蛋白质合成的 “工厂”，其生物合成过程（RiBi）涉及转录前体 rRNA（pre-rRNA）、pre-rRNA 加工以及成熟 rRNA 与核糖体蛋白的组装 ，这一过程主要在细胞核内的核仁中完成。核仁含有大量转录活跃的核糖体 DNA（rDNA）基因，其转录受到多种核仁蛋白的协助 。由于癌细胞对蛋白质合成的需求远高于正常细胞，它们的核仁数量、大小和形状都出现异常，这也使得 RiBi 成为癌症治疗的潜在靶点。
然而，目前仍有许多关键问题亟待解决。一方面，尽管 RiBi 受损会引发细胞衰老、周期停滞和凋亡等多种生理效应，被统称为 “核仁应激”，但肿瘤抑制蛋白 TP53 在其中的因果关系却并不明确 。而且，近一半的人类癌症中 TP53 处于失活状态，因此寻找 TP53 非依赖性的细胞杀伤途径成为癌症治疗的关键方向。另一方面，Schlafen 11（SLFN11）作为一个与多种 DNA 复制靶向抗癌药物敏感性密切相关的蛋白，其具体作用机制尚未完全明晰 。
为了深入探究这些问题，来自日本庆应义塾大学、明治药科大学、爱媛大学等多个机构以及美国国立癌症研究所的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Molecular Cell》杂志上，为癌症治疗领域带来了新的曙光。
研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞模型方面，使用了多种人类癌细胞系，如白血病 CCRF-CEM、K562、MOLT4 细胞系，淋巴瘤 Tree92 细胞系以及 JFCR39 细胞系库等 。在实验技术上，通过免疫印迹（immunoblotting）和免疫荧光显微镜（immunofluorescence microscopy）检测蛋白表达和定位；利用蔗糖密度梯度超速离心（sucrose density gradient ultracentrifugation）分析核糖体谱；采用定量蛋白质组学（quantitative proteomics）技术鉴定和定量蛋白质；运用实时定量 PCR（real-time qPCR）检测 RNA 水平；借助染色质免疫沉淀（ChIP）分析蛋白与 DNA 的结合情况等。
研究结果如下：
- SLFN11 抑制新生 RNA 合成：在复制应激（RS）条件下，研究人员通过 5 - 乙炔基尿苷（EU）脉冲标记点击化学实验发现，SLFN11 选择性地抑制 S 期细胞的新生 RNA 合成 。进一步研究表明，SLFN11 的 Walker B 基序（E669）、RNase 位点（E209/E214）、单链 DNA（ssDNA）结合位点（K652）和去磷酸化位点（S753）对其抑制 RNA 合成的功能至关重要 。
- SLFN11 影响 rDNA 并抑制新生 rRNA 合成：通过共染色和 qPCR 实验，发现 SLFN11 在 RS 时抑制 rRNA 合成，且这种抑制作用对 rDNA 的影响方式与 POLR1 抑制剂不同 。SLFN11 会使 rDNA 基因的染色质可及性增加，同时促进 POLR1A 在 rDNA 启动子和基因体区域的富集。
- SLFN11 与 RS 和 POLR1 抑制对 RiBi 和翻译的影响相似：利用蔗糖梯度分析和嘌呤霉素标记实验，发现 SLFN11 在 RS 时抑制 RiBi 和整体翻译，导致短半衰期蛋白的消耗 。POLR1 抑制剂也有类似作用，且二者都会降低 MCL1、CCND3 和 MYB 等蛋白的水平。
- SLFN11 介导的 MCL1 减少激活细胞凋亡：研究表明，在 RS 条件下，SLFN11 通过减少 MCL1 诱导细胞凋亡，这一过程主要是 TP53 非依赖性的 。MCL1 过表达可抑制细胞凋亡，证明了 MCL1 减少与细胞凋亡之间的因果关系。同时，研究还发现 SLFN11 诱导细胞凋亡存在 JNK 激活和 MCL1 耗竭的双重机制。
- POLR1 抑制通过 MCL1 减少激活细胞凋亡：实验显示，POLR1 抑制剂 AcD 和 BMH-21 能激活细胞凋亡，且与 SLFN11 诱导的细胞凋亡具有相似的动力学 。MCL1 在这一过程中起关键作用，其过表达可抑制 AcD 诱导的细胞凋亡。
- RiBi 抑制剂触发细胞凋亡：通过药物筛选，研究人员发现多种 RiBi 抑制药物，如 CDK 抑制剂，可通过 RiBi 损伤和 MCL1 减少激活细胞凋亡 。高剂量的 CPT 也能在 SLFN11 阴性细胞中诱导细胞凋亡，进一步证实了 RiBi 抑制与细胞凋亡之间的关联。
- SLFN11 依赖性细胞凋亡的普遍性：利用 JFCR39 细胞系库进行研究，发现 SLFN11 依赖性和非依赖性细胞凋亡途径在多种癌症细胞系中具有普遍性 。低剂量的 SN-38 在 SLFN11 阳性细胞中诱导的细胞凋亡明显高于阴性细胞，而高剂量的 SN-38 和 AcD 则在两种细胞系中诱导的细胞凋亡水平相似。
在结论和讨论部分，研究明确了 “RiBi 损伤 - MCL1 减少 - 细胞凋亡（RIMA）” 是 SLFN11 诱导翻译抑制和细胞死亡的机制 。这一发现具有重要意义，它为理解癌症细胞对化疗药物的敏感性提供了新的视角，SLFN11 有望成为预测癌症化疗反应的重要生物标志物 。此外，POLR1 抑制剂可激活 RIMA 轴，为靶向癌症干细胞或休眠肿瘤细胞提供了可能 。不过，研究也存在一定的局限性，如仅使用 K562 细胞研究 SLFN11 结构域的功能，缺乏体内数据验证等 。但总体而言，该研究为癌症治疗领域开辟了新的研究方向，为未来开发更有效的癌症治疗策略奠定了坚实的基础。
