直击要害：靶向 DHODH 双重功能，开启 c-Myc 驱动癌症治疗新征程

为解决 c-Myc 驱动癌症治疗难题，中山大学第六附属医院等单位研究人员开展靶向 DHODH 在该癌症中作用的研究。发现 DHODH 与 Myc 相互调控，联合 EN4 和 DHODH 抑制剂可抑制肿瘤。此研究为相关癌症治疗提供新策略，值得一读。

　　

在癌症研究的广阔领域中，c-Myc（Myc）驱动的癌症一直是个令人头疼的难题。Myc 基因作为一个大名鼎鼎的致癌基因，经常在各种人类癌症中异常活跃，它就像一个失控的开关，一旦被错误打开，便会疯狂推动肿瘤的发生和发展。卵巢癌、乳腺癌、胰腺癌还有结直肠癌（CRC）等，这些与 Myc 紧密相关的癌症，不仅治疗效果差，患者的预后也不容乐观。

一直以来，科学家们都想直接针对 Myc 来开发治疗癌症的方法，然而 Myc 那特殊的蛋白质结构，就像一个坚固的堡垒，让专门抑制它的药物难以突破，所以寻找其他有效的治疗策略迫在眉睫。与此同时，嘧啶核苷酸的生物合成途径，这个对癌细胞至关重要的 “补给线”，引起了研究者的注意。在这条途径中，二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）作为关键的限速酶，就像是一个重要的 “关卡”，它能催化二氢乳清酸转化为乳清酸，为癌细胞的增殖提供必需的物质。虽然针对 DHODH 的抑制剂已经研发出来，而且在临床前研究中展现出了一定的抗癌潜力，但在临床试验中，单药使用的效果却不尽如人意。这背后的原因是什么呢？Myc 和嘧啶代谢之间又有着怎样的神秘联系呢？另外，铁死亡在肿瘤的发展过程中也扮演着重要角色，DHODH 和 Myc 在其中又各自发挥着什么作用呢？这些问题就像一团团迷雾，笼罩着癌症研究领域，亟待科学家们去揭开谜底。

为了攻克这些难题，中山大学第六附属医院等单位的研究人员展开了深入研究，他们的研究成果发表在了《Cell Reports》期刊上，论文题目是 “Targeting both the enzymatic and non-enzymatic functions of DHODH as a therapeutic vulnerability in c-Myc-driven cancer”。这项研究就像是一场精彩的解谜之旅，研究人员经过层层探索，发现了许多关键线索，得出了一系列重要结论，为 Myc 驱动的癌症治疗带来了新的希望。

在这次研究中，研究人员运用了多种先进的技术方法。通过全基因组 CRISPR-Cas9 筛选技术，他们就像拿着一把精准的 “基因剪刀”，在众多基因中筛选出了与 Myc 驱动的癌细胞增殖密切相关的基因；利用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和空间转录组分析技术，能够深入到单细胞层面，了解基因的表达情况，还能分析肿瘤组织中基因表达的空间分布；此外，免疫共沉淀、蛋白质印迹分析等实验技术，则帮助他们揭示了蛋白质之间的相互作用关系。这些技术相辅相成，为研究的顺利开展提供了有力支持。

下面让我们来看看研究人员都有哪些重大发现吧。

DHODH 是致癌 Myc 驱动的肿瘤细胞增殖所必需的

研究人员从癌症依赖图谱项目的数据入手，对 1000 多个肿瘤细胞系进行了全基因组 CRISPR-Cas9 筛选。这一过程就像是在一个巨大的基因库中 “大海捞针”，他们成功找到了 593 个在 Myc 驱动的肿瘤细胞中起关键作用的必需基因，DHODH 赫然在列。而且，DHODH 在多种人类癌症中都呈现高表达状态，并且主要集中在肿瘤上皮细胞中。研究人员通过构建 DHODH 基因敲除的细胞系，发现敲除 DHODH 后，Myc 驱动的 HCT116 和 HT29 细胞的生长受到了显著抑制，而非 Myc 驱动的 HCT8 和 HCT15 细胞的生长则受影响较小。这表明 DHODH 对于致癌 Myc 驱动的肿瘤细胞增殖至关重要，就像是这些癌细胞生长的 “必备燃料”。

DHODH 以不依赖酶活性的方式促进 Myc 蛋白稳定性和转录活性

研究人员进一步分析各种数据发现，DHODH 和 Myc 的相关基因特征在多种癌症的 Myc?DHODH?细胞中共同表达，而且二者的表达水平呈现正相关。有趣的是，DHODH 能够增加 Myc 蛋白的丰度，却不影响其转录水平，这说明 DHODH 是在转录后对 Myc 进行调控。研究人员通过一系列实验，如用来氟米特（LEF）抑制 DHODH 活性、过表达 DHODH 的 R135C 突变体等，发现 DHODH 可以不依赖其酶活性来稳定 Myc 蛋白。此外，过表达 DHODH R135C 突变体还能促进肿瘤细胞的存活和集落形成，这些效果都能被 Myc 转录活性抑制剂 EN4 所逆转。这一系列结果表明，DHODH 就像 Myc 的 “保护神”，以不依赖酶活性的方式促进 Myc 蛋白的稳定性和转录活性，进而推动肿瘤的生长。

DHODH 拮抗 SKP2 介导的 Myc 降解，且不依赖其酶活性

为了探究 DHODH 和 Myc 之间的相互作用，研究人员进行了一系列实验。免疫共沉淀实验证实了 HCT116 和 HT29 细胞中内源性 DHODH 和 Myc 存在相互作用；免疫荧光分析显示二者在细胞内共定位；GST pull-down 实验更是直接证明了 DHODH 能直接结合 Myc。进一步研究发现，Myc 的 Box II 结构域是与 DHODH 相互作用的关键区域。在 Myc 的降解过程中，研究人员发现敲低 SKP2 能够有效挽救因 DHODH 缺失导致的 Myc 蛋白减少，而过表达 DHODH R135C 突变体则能抑制 SKP2 介导的 Myc 多聚泛素化，从而稳定 Myc 蛋白。EN4 的出现则打破了这种平衡，它能够抑制 DHODH 与 Myc 的相互作用，促进 SKP2 与 Myc 的结合，进而增强 SKP2 介导的 Myc 降解。这一系列发现揭示了 DHODH 和 EN4 在调控 Myc 稳定性方面的重要作用，它们之间的相互制衡就像一场微妙的 “拔河比赛”，决定着 Myc 蛋白的命运。

Myc 直接调节 DHODH 转录

通过对结直肠癌的内在共识分子亚型（iCMSs）进行分析，研究人员发现 DHODH 在 iCMS2 亚型（该亚型以 Myc 过度激活为特征）中的表达明显高于 iCMS3 亚型。在多种数据集中，Myc 和 DHODH 的表达都呈现正相关。研究人员还发现，Myc 能够直接结合到 DHODH 启动子区域，通过双荧光素酶报告基因实验和 ChIP 实验证实，Myc 可以激活 DHODH 启动子区域的 RE1 元件，从而促进 DHODH 的转录。这就像 Myc 给 DHODH 发送了一个 “启动信号”，让 DHODH 的转录过程得以开启，二者之间形成了一种相互调节的关系。

Myc 促进 DHODH 介导的从头嘧啶生物合成

在研究过程中，研究人员发现 DHODH 与嘧啶代谢呈正相关。Myc 驱动的肿瘤细胞对从头嘧啶合成的依赖程度更高，Myc 缺失或用 EN4 处理 Myc 驱动的 HCT116 和 HT29 细胞后，细胞活力受到显著抑制，而添加尿苷能够部分挽救这种抑制作用。此外，Myc 的状态会影响 UMP（尿苷一磷酸）水平，且这种影响依赖于 DHODH 的酶活性。这一系列实验表明，Myc 就像一个 “指挥官”，促进 DHODH 介导的从头嘧啶生物合成，为肿瘤细胞的生长提供充足的 “原料”。

Myc 促进 DHODH 介导的铁死亡防御

已有研究表明，DHODH 的表达与铁死亡水平呈负相关，Myc 的表达同样如此。研究人员发现，在 Myc 驱动的 HCT116 和 HT29 细胞中，敲低 DHODH 或 Myc 后，细胞死亡增加，而添加铁死亡抑制剂 ferrostatin-1 能够部分阻止这种细胞死亡，并且与尿苷联合使用时效果更明显。在 DHODH 敲除并表达 R135C 突变体的细胞中，ferrostatin-1 对 EN4 诱导的细胞死亡的抑制作用减弱。这说明 Myc 促进铁死亡防御的过程依赖于 DHODH 的酶活性，二者携手共同帮助肿瘤细胞抵御铁死亡的威胁。

人类癌症中 DHODH-Myc 轴的失调

研究人员对结直肠癌患者的临床样本进行分析，发现 DHODH 和 Myc 在患者来源的类器官和肿瘤组织中共定位且共表达。通过对空间转录组数据的分析，发现肿瘤区域的 DHODH-Myc 轴、Myc 靶基因和嘧啶代谢活性都比癌旁区域更高。进一步研究发现，结直肠癌患者中，Myc 活性高的患者，其 Myc 调控的标志性基因与嘧啶代谢评分的正相关性更强，与铁死亡评分的负相关性更明显。而且，DHODH-Myc 轴的失调与结直肠癌的进展和不良预后相关，这表明该轴可能成为肿瘤治疗的潜在靶点。

体内干扰 DHODH-Myc 轴可抑制 Myc 驱动的癌症

基于前面的研究结果，研究人员探究了针对 DHODH 的治疗策略。他们发现 EN4 或 LEF 能够有效抑制 Myc 驱动的 HCT116 和 HT29 细胞的活力，但对 Myc 缺失的肿瘤细胞影响较小。而将 EN4 和 LEF 联合使用，效果更加显著，能够显著抑制 Myc 驱动的类器官生长，在异种移植肿瘤模型中也能更好地抑制肿瘤生长。为了提高药物的临床适用性，研究人员还利用脂质体作为药物递送系统，并加入 GE11 肽来靶向高表达表皮生长因子受体（EGFR）的肿瘤。在体内实验中，这种联合治疗方案显著抑制了结直肠癌原位肿瘤的生长，减轻了小鼠的体重下降。这一系列实验结果表明，联合靶向 DHODH 的酶活性和非酶活性功能，能够有效抑制 Myc 驱动的癌症发展。

在这项研究中，研究人员发现了 DHODH 在 Myc 驱动的癌症中具有代谢和非代谢的双重功能，它不仅参与了嘧啶代谢和铁死亡防御等代谢过程，还通过与 Myc 的相互作用影响 Myc 的稳定性和活性，在肿瘤发生中发挥了关键作用。同时，研究人员还揭示了 EN4 的新功能，它不仅能抑制 Myc 的转录活性，还能干扰 DHODH-Myc 的相互作用，促进 Myc 的降解。更为重要的是，他们发现联合使用 EN4 和 DHODH 酶抑制剂能够有效抑制 Myc 驱动的肿瘤生长，这为 Myc 驱动的癌症治疗提供了一种全新的策略。

不过，研究也存在一些局限性。比如，目前还不清楚 DHODH 的酶活性和非酶活性哪个对 Myc 稳定性的贡献更大；EN4 抑制 DHODH-Myc 相互作用并促进 SKP2 与 Myc 结合的具体机制还不完全清楚；而且研究中的体内实验都是在雌性 BALB/c 裸鼠上进行的，性别是否会影响研究结果还需要进一步探究。但这些不足并不会掩盖这项研究的重要意义，它为癌症研究领域开辟了新的方向，就像在黑暗中点亮了一盏明灯，为后续更深入的研究和更有效的癌症治疗奠定了坚实的基础。相信在未来，随着研究的不断深入，这些未解之谜都将被一一揭开，为攻克癌症带来更多的希望。