Cancer Research| 抑制FANCI增强PARP抑制剂在乳腺癌中的治疗作用- 大数跨境

Cancer Research| 抑制FANCI增强PARP抑制剂在乳腺癌中的治疗作用

i米立

2024-08-15

2024年7月22日，南京医科大学丁强团队在Cancer Research（IF=12.5）在线发表题为“FANCI Inhibition Induces PARP1 Redistribution to Enhance the Efficacy of PARP Inhibitors in Breast Cancer”的研究论文。该文章发现抑制FANCI可以作为一种增强PARP抑制剂乳腺癌治疗的新策略。

乳腺癌目前已成为最常见的恶性肿瘤，在2020年的全球新发病例数就已取代肺癌成为全球第一大癌症。据最新统计，2022年全球共有230万名妇女被诊断患乳腺癌，其中有67万人死于乳腺癌。在185个国家中，有157个国家的最常见女性癌症是乳腺癌，大约99%的乳腺癌发生在女性中，仅0.5-1%的乳腺癌发生在男性中。预测表明，到2040年，乳腺癌的发病率和死亡率将在亚洲达到峰值，尤其是在中国。近年来，随着多腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）抑制剂的引入，转化和临床研究取得了显著进展。PARP抑制剂通过与PARP1或PARP2催化位点的结合，导致PARP蛋白无法从DNA损伤位点上脱落。被束缚在DNA上的PRAP在DNA复制时会导致DNA复制叉停滞和DNA复制无法顺利进行。这时候，细胞通常会激发称为同源重复修复（HRR）的修复方式来修复这个错误，而在乳腺癌易感蛋白 (BRCA) 突变患者中HRR功能是失常的。此时，细胞就会引入大规模的基因组重组，最终导致细胞死亡。

尽管PARP抑制剂为BRCA基因突变的乳腺癌患者带来获益，但长期使用仍出现了耐药的情况。此外，对于非BRCA突变的乳腺癌患者使用PARP抑制剂治疗时出现的耐药情况，目前也无法解决。针对已知的耐药机制，包括HRR活性恢复，PARP捕获受损等，尚缺乏有效策略以克服。临床前数据显示，采用药物联合的方案或对产生单药PARP抑制剂耐药性的肿瘤有效。因此，本文就在乳腺癌中寻找一种新的联合治疗策略以增强PARP抑制剂疗效展开研究。

1、FANCI在乳腺癌患者中高表达且与患者不良预后显著相关

作者首先利用ONCOMINE开发数据库发现，FANCI在17种癌症类型中表达上调，尤其是在乳腺癌中。此外，通过分析TCGA数据发现与正常组织相比，乳腺癌组织中的FANCI 表达更高。在乳腺癌组织/细胞系与正常组织/乳腺上皮细胞系的qRT-PCR和Western blot 实验中，进一步证实乳腺癌组织和细胞系中FANCI表达升高。随后的Kaplan-Meier分析，发现FANCI高表达的乳腺癌患者表现出无复发生存率 (RFS)、进展后生存率 (PPS)、无远处转移生存率 (DMFS) 和总生存率 (OS) 较差的趋势。

2、FANCI在体内和体外促进乳腺癌细胞生长

作者在四种非BRCA突变细胞系中分别构建了FANCI过表达和敲低细胞株，通过CCK-8、克隆形成以及Edu细胞增殖实验证明了FANCI可以促进乳腺癌细胞的增殖能力。接着又采用异种移植瘤模型在体内证明了FANCI促进乳腺癌细胞的生长。

3、FANCI加速乳腺癌细胞体外迁移和侵袭

由于迁移和侵袭是乳腺癌的一个重要特征，作者研究了FANCI对乳腺癌细胞迁移和侵袭的影响。通过细胞划痕和Transwell实验发现FANCI敲低后乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力显著降低，相反，FANCI的过表达增强了乳腺癌细胞的迁移和侵袭。

4、FANCI 调节其相互作用蛋白PARP1的核分布和功能

作者鉴于FANCI在DNA修复中的作用及其对蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）的倾向，通过蛋白质谱（基于Q-score排名）发现PARP1与FANCI互作的潜力最高。随后，利用STRING数据库及TCGA中的乳腺癌样本分析，发现FANCI和PARP1的表达表现出正相关性。接着通过构建FANCI不同截短体进行免疫沉淀实验，发现FANCI通过其F5片段（555-803aa）与PARP1互作。但实验发现FANCI并不会影响PARP1的表达，考虑PARP1主要在细胞核内发挥功能，于是作者研究了FANCI对PARP1核质分布的影响。WB、IF以及ELISA实验显示，FANCI敲低后PARP1的核定位急剧降低，表明FANCI可以通过调节PARP1核质分布来改变PARP1功能。

5、抑制FANCI可增强乳腺癌细胞对talazoparib的敏感性

在明确了FANCI可以调节PARP1功能后，作者为了进一步验证PARP抑制剂与FANCI/PARP1的关系，利用抗癌药物敏感性基因组学数据库（GDSC），筛选出了受 FANCI 影响的 PARP 抑制剂talazoparib。CCK-8实验显示，与接受talazoparib治疗的对照组相比，FANCI敲低后细胞活力显著下降，说明FANCI敲低后乳腺癌细胞对talazoparib更敏感。随后，通过蛋白质印迹法和免疫荧光染色检测γH2AX表达量，发现FANCI敲低后，与对照组相比，talazoparib治疗后能观察到更多的γH2AX灶，表明治疗后乳腺癌细胞DNA损伤增强。为了在体内进行验证，作者构建了异种移植瘤小鼠模型并给予talazoparib治疗。实验结果显示，FANCI敲低可以抑制乳腺癌细胞的生长，而加入PARP抑制剂（talazoparib）会显著增强这种治疗效果。

6、Palbociclib通过抑制FANCI增加乳腺癌细胞对talazoparib的敏感性

为了一定程度缓解乳腺癌患者PARP抑制剂耐受以及拓宽乳腺癌治疗策略，作者利用CTD数据库找到了能够抑制FANCI表达的药物palbociclib，该药物也是CDK4/6的抑制剂。为了验证talazoparib和palbociclib联合用药策略的有效性，随即进行了CCK-8实验，结果显示talazoparib和palbociclib表现出协同效应，二者联用高效抑制了非BRCA突变的乳腺癌细胞活性。由于HRR活性恢复是乳腺癌PARP抑制剂耐药的机制之一，作者为了进一步探索palbociclib介导的FANCI表达抑制在克服这一耐药机制方面的潜力，通过在BRCA1突变的乳腺癌细胞中敲低53BP1，模拟HRR恢复的状态。Western blot实验结果表明处于HRR恢复（53BP1-si）状态的细胞对PARP抑制剂的敏感性降低（RAD51表达增加），而当用palbociclib处理后细胞RAD51 表达显著降低（RAD51为PARP抑制剂敏感性的检测指标）。随后作者计算了talazoparib和palbociclib联用的CI指数，发现在talazoparib （500 nM）和 palbociclib（5 µM）这个比例的浓度下协同治疗效果最佳。最后在动物实验中也获得了一致的结果。