卵巢癌是婦科惡性腫瘤中致死率最高的類型之一，其中BRCA基因突變患者對PARP抑制劑治療敏感，但多數BRCA基因正常的卵巢癌患者對PARPi天然耐藥，即使初始敏感的患者也往往因獲得性耐藥而面臨治療失敗。DNA損傷修復通路的激活是介導PARPi耐藥的關鍵機制，而銅離子作為一種重要的微量營養元素，其在腫瘤治療中的作用近年來備受關注，但銅是否影響PARPi敏感性尚不明確。

近日，中國醫學科學院北京協和醫學院國家癌癥中心劉芝華教授和青島大學附屬醫院崔竹梅教授團隊在《Nature Communications》發表研究論文，首次發現銅離子載體elesclomol能顯著增強BRCA正常卵巢癌對PARPi的敏感性，揭示了銅直接結合ATRIP蛋白、破壞ATR-ATRIP相互作用進而抑制DNA修復的全新機制，并發現嘧啶合成代謝適應是限制該聯合療法療效的關鍵因素。

研究團隊首先在BRCA正常的卵巢癌細胞系中進行了包含144種細胞死亡相關化合物的小分子篩選，發現銅離子載體elesclomol與PARPi聯合具有最強的協同致死效應。進一步的細胞活力實驗證實，elesclomol-銅復合物能劑量依賴性地增強卵巢癌細胞對PARPi的敏感性。在移植瘤模型中，聯合治療幾乎完全阻滯了腫瘤進展，免疫組化染色顯示聯合治療組DNA損傷標志物γ-H2AX顯著升高。值得注意的是，敲除銅死亡關鍵調控因子FDX1并不影響協同效應，表明該作用不依賴于經典的銅死亡通路。

為探究耐藥機制，研究團隊建立了短期藥物適應細胞模型。經PARPi或elesclomol-銅處理7天后存活的細胞表現出顯著的耐藥性，且聯合處理獲得的存活細胞耐藥性最強。轉錄組測序和Western blot實驗發現，藥物適應細胞優先激活ATR-CHK1通路而非ATM-CHK2通路應對PARPi誘導的復制壓力。進一步研究發現，無論是elesclomol-銅還是ATR抑制劑，在親本細胞中均能顯著增強PARPi敏感性，但在藥物適應細胞中失效，提示這些耐藥細胞存在獨特的代謝依賴狀態。

機制研究揭示了銅直接調控ATR信號通路的新模式。AlphaFold3結構預測顯示，銅與ATRIP蛋白具有最高的結合潛能，主要結合位點位于ATRIP C末端的半胱氨酸殘基。Pull-down實驗證實銅能選擇性結合ATRIP而不結合ATR。PyMOL結構比對顯示，銅結合導致ATRIP蛋白發生顯著構象變化。免疫共沉淀和鄰近連接實驗進一步證實，elesclomol-銅處理能劑量依賴性地破壞ATR與ATRIP的相互作用，從而抑制ATR激酶活化和下游CHK1磷酸化，阻礙DNA損傷修復。

代謝組學分析揭示了藥物適應細胞中核苷酸代謝的重編程特征。所有三種藥物適應細胞中嘧啶代謝通路均顯著活化，從頭嘧啶合成途徑的關鍵代謝物水平均顯著升高，而補救合成途徑和嘌呤代謝無一致變化。代謝流示蹤證實藥物適應細胞中從頭嘧啶合成通量增強。功能實驗顯示，補充外源性尿苷或胸苷能顯著增強PARPi耐藥，完全抵消elesclomol-銅或ATR抑制劑的增敏效應。而DHODH抑制劑聯合治療能顯著恢復藥物適應細胞對PARPi的敏感性，在患者來源類器官模型中同樣驗證了這一發現。

體內實驗進一步驗證了嘧啶代謝在聯合治療耐藥中的作用。即使PARPi與ATR抑制劑聯合治療，停藥后腫瘤仍迅速復發。對治療不同時間點的腫瘤樣本進行靶向代謝組學分析發現，聯合治療組殘留腫瘤中嘧啶代謝通路顯著活化，且隨著治療時間延長，嘧啶核苷酸依賴程度逐漸增加，表明殘留腫瘤通過激活嘧啶合成獲得雙重耐藥。

最后，研究團隊在8例患者來源的移植瘤模型中驗證了分層治療策略的可行性。PARPi單藥治療僅對3例模型有效，其余5例耐藥。在這些耐藥模型中，PARPi聯合elesclomol或ATR抑制劑的治療策略在3例模型中顯示療效，但仍有2例完全無效。針對這2例完全耐藥模型，進一步聯合DHODH抑制劑靶向嘧啶合成，顯著抑制了腫瘤生長。基線代謝物檢測顯示，PARPi最敏感的3例模型嘧啶代謝物水平最低，而2例完全耐藥模型水平最高，證實了嘧啶合成與PARPi耐藥的相關性。

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