发现ATR/CHK1抑制剂癌症耐药新机制以及CHK1调节WEE1的新通路

来源：BioArt

人类基因组DNA受到多种外源性和内源性因子的威胁，如紫外线(UV)、电离辐射(IR)和化疗药物、活性氧、脂质过氧化产物和DNA复制压等。由这些DNA损伤和复制压而产生的单链DNA会激活ATR/CHK1通路，以调控G2/M细胞周期检验点，阻止受损的DNA进入有丝分裂期，并促进DNA损伤修复。ATR/CHK1的这些功能使其成为近些年来理想的癌症治疗靶点。ATR/CHK1抑制剂自开发以来，已大量的在临床前和临床研究中被用作单一药物或与放疗或多种基因毒性化疗配对使用【1】。但对其肿瘤耐药性机制的产生还知之甚少。 

2020年10月26日，丹娜法伯癌症研究中心Alan D’Andrea教授团队（第一作者为李锋博士）在Molecular Cell杂志上发表封面文章CHK1 Inhibitor Blocks Phosphorylation of FAM122A and Promotes Replication Stress，揭示了一条全新的基于CHK1和WEE1的细胞周期调控通路，并为对ATR/CHK1抑制剂的耐药提供了新的抗肿瘤方案。

该研究首先利用CRISPR-Cas9系统将全基因组gRNA文库导入两种表达Cas9的肺癌细胞系，通过大规模反向筛选，寻找哪些基因功能缺失会导致肿瘤细胞对CHK1抑制剂Prexasertib产生抗性。通过测序，作者发现FAM122A/PABIR1缺失的肿瘤细胞在两种耐药细胞系中都有大量富集（图1）。重要的是，在多种天然筛选的CHK1抑制剂耐药的细胞中，FAM122A的表达量都显著降低。同时作者在多种肿瘤细胞系做了验证，发现FAM122A缺失可以促使肿瘤细胞对CHK1和ATR抑制剂耐药。说明FAM122A可以作为一种预测CHK1和ATR抑制剂的泛癌标志物。

 （图1）

通过进一步对其耐药机制的研究，作者发现FAM122A/PABIR1通过抑制PP2A-B55α磷酸酶复合体，可以调控WEE1在S53和S123位点的磷酸化水平，进而调控WEE1蛋白的稳定性。WEE1是调节G2/M细胞周期检验点的关键蛋白。FAM122A缺失会上调WEE1的表达从而激活G2/M检验点，阻止未修复的DNA进入有丝分裂期而实现耐药。更关键的是作者发现被激活的CHK1本身可以磷酸化FAM122A/PABIR1的S37位点，从而促使FAM122A与14-3-3的结合，而抑制其与PP2A-B55α的结合。这意味着CHK1不仅可以磷酸化WEE1，也可以通过FAM122A来调节WEE1的蛋白水平。这也是第一发现CHK1对WEE1的蛋白水平有调节作用。有趣的是，作者发现FAM122A的磷酸化也会影响其细胞定位。基于FAM122A的功能，作者将其重新命名为PABIR1。

最后，作者证明FAM122A/PABIR1可以作为一种生物标记物来预测ATR，CHK1和WEE1抑制剂的作用效果。同时，对于FAM122A低表达的肿瘤，作者提出了CHK1抑制剂联合WEE1抑制剂，以及CHK1抑制剂联合PP2A抑制剂的联合抗肿瘤疗法。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.10.008

参考文献

1. Qiu, Z., Oleinick, N. L., and Zhang, J. (2018). ATR/CHK1 inhibitors and cancer therapy. Radiother Oncol 126, 450-464.