【文献解读】癌细胞为何“欲速不达”？Cyclin D1治疗新思路被发现！
基因敲除
过表达稳转株
套细胞淋巴瘤(MCL)是一种起源于B细胞的侵袭性血液系统恶性肿瘤，几乎普遍存在原癌基因CCND1异常导致的细胞周期蛋白D1 (Cyclin D1)过表达。由于MCL对传统化疗反应差，容易复发且缺乏有效的靶向治疗手段，患者中位生存期仅为3-5年，因此寻找新的治疗策略至关重要。
近期，Jithma Abeykoon研究团队在Journal of Clinical Investigation杂志发表题为Cyclin D1 overexpression induces replication stress and microhomology-mediated end-joining dependence in mantle cell lymphoma的研究论文，该研究旨在顺利获得构建Cyclin D1过表达细胞模型和基因敲除技术，阐明Cyclin D1过表达如何诱导复制应激，激活由DNA聚合酶θ(POLθ)介导的MMEJ修复途径，并探索DNA损伤反应关键激酶(ATM)缺陷对这一过程的影响，为MCL的POLθ靶向治疗提供理论基础。
原文链接：http://doi.org/10.1172/JCI193006
文章亮点
1. 揭示复制应激新机制
证明Cyclin D1作为转录因子直接激活POLQ基因，在血液肿瘤中选择性激活MMEJ修复途径，首次系统阐明MCL复制应激机制。
2. 发现协同致死新靶点
确定Cyclin D1过表达为ATM/POLθ联合抑制的生物标志物，在同源重组（HR）正常细胞中建立新型"合成致死"治疗策略。
3. 拓展POLθ治疗范围
首次证明POLθ在HR正常血液肿瘤中的关键作用，发现其在S期和有丝分裂期双重功能，具有广谱治疗潜力。
研究人员在U2OS细胞中构建Cyclin D1过表达细胞模型后，检测复制应激标志物。结果显示，Cyclin D1过表达显著增加p-RPA S33焦点(复制应激的经典标志物)和γ-H2AX焦点(DNA双链断裂标志物)。
随后进一步建立标准化报告基因系统，检测DNA修复途径活性变化，研究发现Cyclin D1过表达选择性激活MMEJ途径，表明癌细胞对MMEJ修复途径的特异性依赖。
图 1. Cyclin D1过表达选择性激活MMEJ介导DNA损伤修复
顺利获得CRISPR/Cas9系统构建POLQ基因敲除的MCL细胞系并进行研究，结果显示，POLQ缺陷的MCL细胞在有丝分裂期无法有效修复DNA损伤，且伴有染色体异常。
为阐明调控机制，研究人员采用ChIP-qPCR等技术，发现Cyclin D1在POLQ启动子区域富集度增加，启动子活性增强，证明Cyclin D1具有直接转录调控功能，从而导致MMEJ介导的DNA损伤修复增强。
图 2. Cyclin D1过表达与POLQ特异性结合后DNA损伤修复增强
考虑到40%-50%的MCL患者伴有ATM基因缺陷，研究人员构建ATM缺陷细胞模型探索其影响。实验发现，ATM缺陷进一步加剧Cyclin D1过表达细胞的复制应激，显著增强对MMEJ途径的依赖性。
更关键的是，POLQ表达在ATM缺陷背景下进一步上调，这种双重缺陷的协同效应为治疗策略提供了重要的理论基础。
图 3. ATM 缺陷与Cyclin D1过表达共同增强MMEJ介导的DNA损伤修复
研究人员使用POLθ抑制剂ART558和novobiocin处理MCL细胞系和原代患者样本，发现ATM缺陷的MCL细胞表现出更高的药物敏感性。
在小鼠模型中，POLθ抑制剂显著抑制肿瘤生长并延长生存期，毒副作用不明显，为MCL特别是ATM缺陷患者的临床治疗提供了有力的实验依据。
图 4. POLθ抑制在体内MCL模型中的抗肿瘤作用
本文阐明了Cyclin D1过表达顺利获得激活MMEJ修复途径的分子机制，确定POLθ是维持MCL细胞基因组稳定性的关键因子。研究结果为MCL治疗提供了新的治疗策略，且Cyclin D1在多种实体瘤中广泛过表达，该机制的适用范围可能远不止于MCL，或将适用于多种实体瘤。
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