武汉大学洪莉团队：发现癌症化疗耐药潜在治疗方法
9月10日，武汉大学洪莉研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“NEK6 dampens FOXO3 nuclear translocation to stabilize C-MYC and promotes subsequent de novo purine synthesis to support ovarian cancer chemoresistance”，本研究旨在阐明新合成嘌呤对卵巢癌化疗耐药的影响及其调控机制。研究人员利用质谱代谢组学分析了化疗敏感性和化疗耐药性卵巢癌组织的代谢差异。在体外，研究人员使用细胞系模型评估了细胞生长、代谢、化疗耐药和DNA损伤修复特性。在体内，使用卵巢癌异种移植肿瘤评估了肿瘤生长和化疗耐药。研究人员在多个层面上研究了嘌呤和NEK6介导的嘌呤代谢对化疗耐药的影响。化疗耐药的卵巢癌组织具有更高的嘌呤含量和NEK6表达，抑制NEK6导致卵巢癌细胞中新合成嘌呤的减少，从而降低了化疗耐药。机制上，NEK6直接与FOXO3相互作用，通过其激酶活性使FOXO3在S7位点磷酸化，从而抑制其核转位。核FOXO3促进FBXW7的转录，导致c-MYC的泛素化并抑制新合成嘌呤的产生。丹皮酚通过抑制NEK6，抑制了新的嘌呤合成，并增强了化疗敏感性。NEK6介导的新的嘌呤合成重编程被证明是影响卵巢癌化疗耐药的关键通路。丹皮酚显示出干扰NEK6的能力，从而抑制化疗耐药的潜力。
背景知识
嘌呤代谢是核苷酸代谢中的一个关键分支，在维持DNA和RNA的稳态方面发挥着至关重要的作用，这对正常细胞生长至关重要。此外，嘌呤还参与免疫调节和能量代谢，可能作为生化反应的重要辅因子发挥作用。嘌呤代谢紊乱可导致细胞不受控制地生长，破坏正常的细胞过程，影响细胞增殖、迁移和死亡。肿瘤细胞通常会增强新的嘌呤合成，促进更快的增殖和获得恶性特性。
卵巢癌是一种极其危险的妇科恶性肿瘤，对全球女性造成影响，并带来沉重的社会负担。统计数据显示，卵巢癌是全球女性癌症相关死亡的第五大原因，5年相对生存率为49%。卵巢癌的恶性程度极高且对化疗具有耐药性，这给全球带来了巨大的挑战。先前的研究表明，包括葡萄糖代谢、脂质代谢、铁代谢和氨基酸代谢在内的多个代谢通路的异常与卵巢癌的化疗耐药有关。然而，卵巢癌中新的嘌呤合成与化疗耐药之间的关联仍有待阐明。
NEK6是NIMA相关激酶家族的成员，在人体组织中广泛分布，与细胞有丝分裂密切相关。同时，NEK6具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性，可能影响蛋白质合成、调节细胞存活并抑制细胞自噬。研究人员在多种人类实体肿瘤中观察到了NEK6的过表达，促进肿瘤增殖、侵袭和转移。最近的研究揭示了NEK6在赋予肿瘤抗治疗耐药性方面的潜在作用。然而，其在卵巢癌中的功能尚未完全阐明。
对化疗耐药的卵巢癌患者体内的嘌呤水平较高，并且具有较强的全新合成嘌呤的能力
为了阐明影响卵巢癌化疗耐药的关键代谢通路，研究人员对敏感性和耐药性卵巢癌组织的代谢物进行了分析。附表4显示了卵巢癌患者的特征。研究人员共鉴定出216种不同的代谢物，并映射到各种代谢通路上。研究人员发现关键嘌呤中间体（AMP、GMP和IMP）在耐药性卵巢癌组织中的相对丰度较高。此外，研究人员评估了组织中的内源性PFAS以确定嘌呤体的存在情况，发现耐药性组织中嘌呤体的缺乏和敏感性组织中的丰富，表明细胞内嘌呤水平发生了改变。研究人员检测了参与嘌呤合成的九种关键酶的mRNA水平，发现耐药性组织中的表达较高。这些发现表明，化疗耐药性卵巢癌组织中嘌呤含量较高，嘌呤的合成也更为活跃。
新生嘌呤合成在化疗耐药的卵巢癌组织中增强
研究人员在细胞水平上使用OVCAR8、SKOV3以及与其对应的多药耐药NCI/ADR-RES和SKOV3/DDP细胞来验证其发现。全面的代谢组学研究揭示，化疗敏感的卵巢癌细胞具有较低的细胞内嘌呤水平。支持这一发现的是，与化疗敏感细胞相比，化疗耐药的卵巢癌细胞中嘌呤中间体的相对丰度较高。同时，在耐药细胞中，总是存在更高的新型嘌呤合成酶mRNA水平。研究人员通过将编码FGAMS-mCherry的质粒转染到细胞中，可以使用荧光融合蛋白来可视化嘌呤体的组装。正如预期的那样，在化疗敏感的卵巢癌细胞中观察到了更多的嘌呤体。这些结果表明，化疗耐药的卵巢癌细胞具有比化疗敏感的卵巢癌细胞更丰富的细胞内嘌呤池和更高的嘌呤代谢通量。
Ki67和TUNEL染色表明，PAE有助于DOX诱导的体内卵巢癌异种移植物的细胞增殖停止和细胞凋亡。此外，PAE的使用显示出可靠的生物安全性，在实验动物的心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏或肠道中未观察到显著损伤。总之，这些发现表明，PAE有望作为克服卵巢癌化疗耐药的辅助疗法。
研究小结
总之，研究人员已经确定了由NEK6启动的一条调控新嘌呤合成的机制链，该链通过C-MYC发挥作用，从而促进了化疗耐药性的发展。这为寻找合适的药物对抗化疗耐药性提供了新的见解。此外，研究还表明，PAE可能是治疗化疗耐药性卵巢癌的一种潜在治疗方法，这一前景需要进一步确认。
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