中山大學(xué)附屬第七醫(yī)院（深圳）何裕隆教授、張常華教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院、英國(guó)癌癥研究院研究發(fā)現(xiàn)，乳酸通過(guò)增強(qiáng)NBS1蛋白的乳酸化修飾，對(duì)于腫瘤的DNA損傷修復(fù)和化療耐藥起到了關(guān)鍵作用?；谶@一發(fā)現(xiàn)，研究者找到了一款“老藥”司替戊醇（stiripentol），可以通過(guò)抑制乳酸的產(chǎn)生，逆轉(zhuǎn)腫瘤對(duì)化療藥物的抵抗，為癌癥治療提供了一種新策略。（Nature. 2024年6月3日在線版）

為了確認(rèn)乳酸對(duì)于腫瘤抵抗化療的影響，研究團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)分析了一組新輔助化療胃癌腫瘤組織樣本。相比對(duì)化療敏感的腫瘤，耐藥腫瘤組織中的乳酸水平顯著上升。而來(lái)自動(dòng)物模型和類器官模型的實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)，乳酸會(huì)降低化療的抗腫瘤效果，促進(jìn)荷瘤小鼠的化療耐藥。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，乳酸顯著增強(qiáng)了DNA同源重組修復(fù)（HRR）。腫瘤細(xì)胞在經(jīng)受化療造成DNA損傷后，乳酸能快速修復(fù)受損的DNA，從而降低治療效果，導(dǎo)致耐藥發(fā)生。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，乳酸化修飾在化療耐藥腫瘤細(xì)胞系及化療耐藥患者腫瘤組織樣本中顯著上調(diào)。因此，研究團(tuán)隊(duì)隨后使用4D-無(wú)標(biāo)記乳酸化修飾蛋白質(zhì)組學(xué)分析，篩選出了乳酸化修飾調(diào)控的一個(gè)關(guān)鍵底物蛋白：NBS1。

NBS1的全稱是奈梅亨斷裂綜合征蛋白1（Nijmegen breakage syndrome protein 1）。先前的研究發(fā)現(xiàn)，編碼該蛋白的基因發(fā)生突變可導(dǎo)致一種以染色質(zhì)不穩(wěn)定為特征的Nijmegen斷裂綜合征，主要表現(xiàn)為生長(zhǎng)遲緩、智力障礙、免疫缺陷、細(xì)胞周期檢查點(diǎn)缺失、癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加以及對(duì)電離輻射敏感等。而正常情況下，NBS1蛋白可與MRE11和RAD50蛋白形成一個(gè)復(fù)合物，即MRE11-RAD50-NBS1（MRN），在DNA復(fù)制和DNA雙鏈斷裂的修復(fù)等過(guò)程中起重要作用，主要包括DNA雙鏈斷裂部位的識(shí)別和啟動(dòng)HRR。

該研究中，乳酸化修飾質(zhì)譜提示NBS1蛋白存在乳酸化修飾，且NBS1蛋白乳酸化修飾在耐藥的腫瘤細(xì)胞系中顯著上調(diào)，乳酸可進(jìn)一步增強(qiáng)NBS1蛋白的乳酸化修飾。

通過(guò)一系列生化實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)揭示了NBS1乳酸化修飾的動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制。研究者關(guān)鍵鑒定并驗(yàn)證出，NBS1蛋白上的乳酸化修飾位點(diǎn)位于第388位賴氨酸（K388），而與NBS1蛋白存在直接相互作用的乙?；D(zhuǎn)移酶TIP60蛋白，正是NBS1的乳酸化酶，導(dǎo)致NBS1蛋白的乳酸化修飾。相反，組蛋白去乙?；窰DAC3被確定為NBS1的去乳酸化酶，通過(guò)與NBS1的相互作用去除乳酸化修飾，抑制其乳酸化水平。隨后的基因編輯和體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了上述發(fā)現(xiàn)。

研究表明，K388乳酸化對(duì)于NBS1在DNA損傷修復(fù)中的功能至關(guān)重要。因?yàn)镵388乳酸化修飾改變了NBS1蛋白構(gòu)象，使之能夠更有效地招募和組裝MRN復(fù)合體，并促進(jìn)HRR蛋白在DNA雙鏈斷裂部位募集，導(dǎo)致放化療抵抗。

確認(rèn)了乳酸如何影響腫瘤對(duì)化療的反應(yīng)外，另一方面研究者還確認(rèn)了腫瘤細(xì)胞內(nèi)的乳酸來(lái)源。既往研究表明，腫瘤細(xì)胞中的乳酸主要有兩個(gè)來(lái)源：一是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，由腫瘤細(xì)胞中的乳酸脫氫酶LDHA產(chǎn)生乳酸；二是攝取自細(xì)胞外，由定位于腫瘤細(xì)胞膜的單羧基轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MCT1將腫瘤微環(huán)境中的乳酸攝取進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

而在此次研究中，研究者發(fā)現(xiàn)腫瘤耐藥細(xì)胞中的乳酸主要通過(guò)LDHA在細(xì)胞內(nèi)代謝產(chǎn)生。對(duì)于NBS1乳酸化修飾促進(jìn)DNA損傷修復(fù)及化療抵抗，導(dǎo)致臨床預(yù)后不良，LDHA是這一過(guò)程的關(guān)鍵酶。

根據(jù)上述新發(fā)現(xiàn)的分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)提出了抗癌療法的一種新思路：靶向LDHA抑制乳酸產(chǎn)生，降低NBS1的乳酸化修飾水平，從而破壞腫瘤細(xì)胞的DNA修復(fù)機(jī)制，最終逆轉(zhuǎn)腫瘤化療抵抗。

令人興奮的是，一種已被歐洲藥品管理局批準(zhǔn)用于治療癲癇的藥物，司替戊醇（stiripentol），是已有深入研究的一種LDHA抑制劑。

研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，司替戊醇可阻斷胃癌細(xì)胞乳酸的產(chǎn)生，抑制NBS1 K388的乳酸化修飾，從而降低DNA修復(fù)效率并克服腫瘤放化療耐藥性。在腫瘤患者來(lái)源的類器官和異種移植模型中，司替戊醇與化療藥物順鉑或放療聯(lián)合使用，表現(xiàn)出高度協(xié)同效應(yīng)，削弱腫瘤細(xì)胞的DNA修復(fù)能力并提高放化療的效果，顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)并延長(zhǎng)小鼠的生存期。

這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示了乳酸在腫瘤代謝中的重要角色，定義了乳酸化作為抗腫瘤耐藥的新靶點(diǎn)，更為臨床治療提供了新的方向，首次發(fā)現(xiàn)了可阻斷DNA損傷修復(fù)的靶向藥物司替戊醇。

尤其值得關(guān)注的是，作為已在臨床上廣泛應(yīng)用的一種老藥，司替戊醇的安全性和藥效已得到驗(yàn)證，這意味著將司替戊醇用于腫瘤耐藥的臨床研究有望迅速得到應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)透露，目前已經(jīng)申請(qǐng)了司替戊醇的腫瘤治療專利，并啟動(dòng)了相關(guān)臨床研究，招募患者進(jìn)行臨床試驗(yàn)：司替戊醇聯(lián)合免疫靶向化療用于常規(guī)治療無(wú)效的腹膜轉(zhuǎn)移癌患者單臂前瞻性Ⅱ期臨床試驗(yàn)（注冊(cè)號(hào)：ChicTR2400083649）。如果試驗(yàn)成功，這將為癌癥治療帶來(lái)革命性的變化，極大地提高放化療的成功率，造福廣大腫瘤耐藥患者。

（編譯 張嘉佳）