DNA-PK在ATM缺陷细胞中维持S/G2检查点,限制ATR抑制剂疗效
DNA-PK enforces the S/G2 checkpoint in ATM-deficient cells to limit ATR inhibitor efficacy
研究显示,DNA-PK在ATM缺陷细胞中维持S/G2检查点并补偿ATM功能缺失,限制ATR抑制剂疗效。ATR抑制后,DNA-PK和ATM在S/G2边界被激活;DNA-PK在ATM缺失时还于S期检测异常复制结构,使细胞耐受ATR抑制。联合抑制ATR和DNA-PK在ATM缺陷细胞中产生协同作用,并增强ATM缺陷PDX模型中的疗效,数据支持对ATM缺陷癌症开展临床评估。
DNA损伤应答领域的长期共识是,ATR及其下游效应激酶CHK1在细胞遭遇复制压力或DNA损伤时阻止细胞带着受损或未完成复制的DNA进入有丝分裂,并且在抑制过度复制起点激活、缓解复制压力方面发挥核心作用 [1]。ATR与ATRIP形成相互依赖的复合体,通过识别RPA包被的单链DNA被招募到损伤位点并启动检查点信号 [2][3]。由于肿瘤细胞常见p53突变导致的G1检查点缺陷,它们对S期和G2/M检查点更为依赖,这使ATR成为有吸引力的治疗靶点,多种ATR抑制剂已进入临床开发 [1][4],而ATM缺失的肿瘤更被认为是ATR抑制的合成致死适用场景 [4]。然而临床前和临床观察提示,ATM与DNA-PK可以补偿性地维持检查点功能,限制了ATR抑制剂的单药疗效,但两种激酶在ATR抑制过程中各自承担什么角色,此前并不清楚。
这项研究系统剖析了ATR抑制暴露下DNA-PK与ATM的分工。作者发现,两种激酶在ATR抑制后均以细胞周期依赖的方式在S/G2交界处被激活,但功能不同:DNA-PK负责维持S/G2检查点并促进DNA复制的完成;ATM则在晚S期和G2/M期识别持续存在的异常复制结构及其伴随的DNA损伤,建立G2/M检查点以促进修复。在ATM缺失的细胞和患者肿瘤中,情况发生了变化——DNA-PK在ATR抑制后被激活,并展现出更强的多功能性:不仅继续维持S/G2检查点,还在S期替代ATM识别异常复制结构,使细胞得以耐受ATR抑制。这一发现与既往关于ATM、ATR和DNA-PKcs在DNA损伤应答中存在模块化整合与功能关联的报道相呼应[5][6]。
基于这一机制,作者证明DNA-PK抑制与ATR抑制在ATM缺失细胞中产生协同效应,并在ATM缺失的患者来源移植瘤(PDX)模型中增强了ATR抑制剂的疗效。这一结果为在ATM缺失肿瘤中联合抑制ATR和DNA-PK提供了直接的转化依据,也提示为什么单纯以ATM缺失作为生物标志物的ATR抑制剂单药策略效果有限。与既往研究一致的是,ATM缺失的前列腺癌模型中双重抑制ATR和DNA-PKcs可阻断下游DDR信号并实现放疗增敏[7][8],说明联合靶向这两条通路在ATM缺失肿瘤中具有跨模型的重复性。相关药物递送与毒性管理问题仍有待临床层面回答,特别是DNA-PK抑制可能影响正常组织的DNA修复。
需要指出的是,该研究主要基于细胞模型和PDX模型,联合抑制在患者中的耐受性、给药方案以及除ATM缺失外是否还有其他预测性生物标志物,仍需通过临床试验检验。作者也仅明确提出支持在ATM缺失癌症中开展ATR与DNA-PK联合抑制的临床评估,其在这一人群之外的适用性尚属未知。
- 1.ATR/CHK1 inhibitors and cancer therapy · Radiother Oncol 2018
- 2.ATR and ATRIP: partners in checkpoint signaling · Science 2001
- 3.Sensing DNA damage through ATRIP recognition of RPA-ssDNA complexes · Science 2003
- 4.Targeting ATR as Cancer Therapy: A new era for synthetic lethality and synergistic combinations? · Pharmacol Ther 2020
- 5.Evidence for Modular Integration of ATM/ATR/DNA-PKcs ... · mdpi.com 2026
- 6.DNA-PKcs and ATM epistatically suppress DNA end ... · nature.com 2026
- 7.Dual inhibition of ATR and DNA-PKcs radiosensitizes ATM- ... · europepmc.org 2026
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- 9.DNA-PK enforces the S/G2 checkpoint in ATM-deficient cells to limit ATR inhibitor efficacy · 原文 2026
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- 12.Mapping combinatorial drug effects to DNA damage ... · nature.com 2026
该预印本区分了DNA-PK与ATM在ATR抑制后的检查点分工,并显示联合抑制可增强ATM缺陷PDX模型疗效。
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org
