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为探讨癌症基因突变及 DNA 修复机制对顺铂化疗效果的影响，研究人员以 ATM 为靶点，利用 CRISPR/Cas9 构建 ATM 敲除肺癌细胞，结合转录组分析发现 ATM 缺失通过激活氧化应激性衰老和坏死性凋亡增强顺铂敏感性，为克服顺铂耐药提供新策略。
癌症治疗中，顺铂耐药是临床面临的棘手难题。癌细胞的基因突变与 DNA 修复机制缺陷不仅推动肿瘤进展，还会降低化疗药物疗效，尤其是顺铂这类依赖 DNA 损伤发挥作用的药物。传统化疗往往因肿瘤细胞激活耐药通路而失效，因此探寻克服顺铂耐药的新机制、开发联合治疗策略成为癌症研究的迫切需求。在此背景下，加拿大卡尔加里大学医学院基因组工程中心等机构的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Chemico-Biological Interactions》。
研究人员围绕 DNA 损伤修复机制，针对 23 种癌症类型中 7500 多例肿瘤样本，分析了 23 种双链断裂（DSB）修复蛋白的突变情况，发现 ATM（共济失调毛细血管扩张突变蛋白）是突变频率最高的关键蛋白，尤其在肺癌中存在显著突变。为深入探究 ATM 突变对顺铂敏感性的影响，研究团队利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术构建了 ATM 敲除的肺癌细胞模型（A549 细胞），结合转录组芯片、流式细胞术、细胞衰老检测等技术，系统分析了 ATM 缺失对顺铂诱导细胞死亡通路的调控机制。
研究采用的主要技术方法包括：通过 cBioPortal 和 TCGA 数据库分析 ATM 在多种癌症中的突变频率及与患者生存的关联；利用 CRISPR/Cas9 技术构建 ATM 敲除细胞株；运用 Resazurin 还原法检测细胞毒性并计算 IC50；通过微阵列杂交和 IPA 通路分析筛选差异表达基因；借助流式细胞术检测细胞周期、凋亡、活性氧（ROS）水平；采用 β- 半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色鉴定细胞衰老；利用彗星实验评估 DNA 损伤程度。
3.1 突变热点与生存分析
对 23 种 DSB 修复基因的突变分析显示，ATM 在编码区的错义突变频率最高（44 例），尤其在肺癌等癌症中存在突变热点。生存分析表明，ATM 高表达与乳腺癌患者不良预后相关，而 RAD54B、XRCC6 等基因高表达则与肺癌患者生存率降低显著相关，提示 ATM 在癌症进展和治疗响应中具有关键作用。
3.2 细胞毒性与死亡通路转换
ATM 敲除细胞对顺铂、卡铂和 5 - 氟尿嘧啶的 IC50显著低于野生型细胞，表明 ATM 缺失增强了肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。机制研究发现，野生型细胞在顺铂处理后主要激活凋亡通路，而 ATM 敲除细胞则转向激活氧化应激性衰老和坏死性凋亡通路。即使在低浓度顺铂下，ATM 敲除细胞也表现出更高的 ROS 积累和衰老细胞比例。
3.3 转录组与信号通路调控
微阵列分析揭示，ATM 缺失下调了 NRF2（核因子 E2 相关因子 2）介导的抗氧化应激通路。NRF2 作为抗氧化反应的核心调控因子，其表达降低导致细胞清除 ROS 的能力下降，进而诱导氧化应激性衰老。同时，ATM 敲除还抑制了自噬相关通路（如线粒体自噬），进一步促进细胞死亡信号的转向。
3.4 细胞周期与 DNA 损伤
细胞周期分析显示，ATM 敲除细胞在顺铂处理后表现出 G2/M 期阻滞增强，提示 DNA 损伤响应异常。彗星实验证实，ATM 缺失导致顺铂诱导的 DNA 损伤加剧，尾部 DNA 百分比显著升高，表明 ATM 在维持基因组稳定性中不可或缺。
研究表明，ATM 通过调控 NRF2-ROS 轴和细胞死亡通路平衡，影响肺癌细胞对顺铂的敏感性。ATM 缺失通过抑制 NRF2 介导的抗氧化防御，促进 ROS 积累和氧化应激性衰老，同时激活坏死性凋亡等替代死亡途径，从而克服顺铂耐药。该研究不仅揭示了 ATM 突变在顺铂耐药中的关键作用，还为开发 “基因编辑 + 化疗” 联合疗法提供了新方向，即通过靶向 ATM-NRF2 通路诱导肿瘤细胞衰老和死亡，为个性化癌症治疗奠定了实验基础。未来研究可进一步探索 ATM 抑制剂与其他化疗药物的协同效应，推动基于基因特征的精准治疗策略发展。
