中山大学研究揭示：放疗耐药的调控机制及癌症治疗新靶点

放疗是前列腺癌（PCa）常见的治疗手段，但由于放疗耐药的出现，严重限制了其疗效。近日，中山大学的研究团队在《Advanced Science》期刊发表了一篇题为“PTBP1通过与RALY的相互作用调节DNMT3B替代剪接以增强前列腺癌的放射抗性”的论文。该研究在多个前列腺癌数据库中分析发现，23个剪接因子在前列腺癌和正常组织中具有显著的表达差异。其中，PTBP1在前列腺癌中显著上调，并且与不良预后和高级别临床病理特征密切相关。

通过功能实验，研究人员发现PTBP1显著增强了前列腺癌细胞基因组DNA的稳定性，从而使其在体内外对放疗产生耐药。在机制研究中，PTBP1通过与RALY相关的异染色质核糖核蛋白（hnRNP）相互作用，调节DNA甲基转移酶3b（DNMT3B）第5外显子的剪接，从DNMT3B-S转变为DNMT3B-L。DNMT3B-L的上调进一步导致DUSP2启动子的甲基化，抑制了DUSP2的表达，从而增强了前列腺癌的放射抗性。

电离辐射通过引起基因组DNA损伤，有效地杀灭肿瘤细胞。放疗已成为治疗前列腺癌的重要手段，但由于辐射耐药性的问题，约30-50%的患者会在治疗后复发。目前，对于辐射耐药的分子机制仍需深入研究。选择性剪接（AS）是一种增加蛋白质多样性的转录后调控过程，超过95%的人类基因会发生AS事件。异常的选择性剪接在多种恶性肿瘤中普遍存在，并且与肿瘤进展和治疗耐药息息相关。

为了研究PTBP1在前列腺癌细胞中的作用，研究人员使用siRNA和慢病毒转染技术建立了PTBP1敲低（KD）和过表达（OE）模型。实验结果表明，PTBP1敲低显著抑制了细胞活力，而过表达则相反。克隆形成实验也证实了PTBP1的促增殖作用。此外，PTBP1在调控细胞周期S期方面也发挥着关键作用。

PTBP1参与DNA损伤修复是放射治疗耐药的重要原因之一。研究人员将PTBP1敲除或过表达的前列腺癌细胞暴露于不同剂量的辐射，结果显示，PTBP1敲除显著降低了细胞的克隆形成能力，而过表达则增强了辐射耐药性。进一步的彗星实验表明，PTBP1敲除后细胞的DNA损伤更为显著，而过表达则相反。

为了探讨PTBP1通过DNMT3B-L如何调控DUSP2，研究人员首先评估了DUSP2启动子的CpG甲基化状态。实验表明，DNMT3B-L KD减少了甲基化引物产生的PCR产物，增加了非甲基化引物的PCR产物。DUSP2的表达通过DNA甲基化进行调控。挽救实验结果显示，DUSP2 siRNAs恢复了PTBP1或DNMT3B-L KD细胞的辐射耐药，DUSP2 KD减少了IR引起的DNA损伤。

总的来说，研究人员通过系统性分析，识别出PTBP1为前列腺癌中的关键致癌蛋白。PTBP1通过与RALY的相互作用，驱动DNMT3B的致癌剪接，产生DNMT3B-L，进而诱导DUSP2启动子的甲基化，从而增强了放疗耐药性。这项研究为前列腺癌放疗耐药机制提供了新的见解，并指出PTBP1是逆转放疗耐药的潜在治疗靶点。