核糖体生物发生：MMR缺陷肿瘤中的新“阿喀琉斯之踵”

《Oncology and Translational Medicine》：Ribosome Biogenesis: A New Achilles' Heel in MMR-Deficient Tumors

　　Pol I抑制通过RPL22介导的非经典应激通路激活p53，克服dMMR肿瘤对现有疗法的耐药性。研究揭示核糖体生物合成与mRNA剪接的关联，BOB-42在多种模型中显示高效低毒特性，提示与免疫治疗联用的潜力。

　　一项由约翰霍普金斯大学的研究团队开展的新发现揭示了核糖体转录与选择性剪接之间出人意料的联系，为那些长期以来对治疗产生抗性的肿瘤提供了新的治疗思路。这项研究发表在《Cell Chemical Biology》期刊上，其核心在于探索核糖体生物合成过程中，特定基因突变如何影响细胞对药物的反应，以及这种影响如何被用于开发新的抗癌策略。

核糖体生物合成是细胞中一项高能耗的过程，而癌细胞往往利用这一机制来维持其快速增殖。研究人员通过筛选超过300种人类癌细胞系，使用了两种高度特异性的RNA聚合酶I（Pol I）抑制剂——BMH-21及其优化版本BOB-42。他们发现，那些携带DNA错配修复（dMMR）缺陷的细胞系，特别是具有核糖体蛋白基因RPL22框架移码突变的细胞，对低微摩尔剂量的这两种化合物表现出极高的敏感性。这种敏感性不仅与RPL22的同源基因RPL22L1以及p53抑制因子MDM4的高基础表达水平相关，还表明Pol I抑制剂能够激活一条非经典的应激通路，与传统的RPL5/11-MDM2轴并行运作。

研究负责人Marikki Laiho博士指出，核糖体生物合成长期以来被认为是癌症的一个显著特征。然而，这项研究揭示了核糖体蛋白RPL22的另一个重要角色——它不仅是核糖体的结构组成部分，还作为一种关键的调节因子参与RNA剪接。这一发现为理解癌症细胞如何利用核糖体生物合成过程来增强其生存能力提供了新的视角。

通过深度多组学分析，研究人员发现野生型RPL22能够直接结合28S rRNA和数百个mRNA剪接位点。当rRNA合成迅速时，RPL22会被束缚在核糖体中。一旦Pol I受到抑制，RPL22会重新分布到前mRNA中，并重新配置选择性剪接程序。RPL22的主要作用对象包括自身以及MDM4。Pol I的阻断可以降低经典的RPL22L1异构体表达水平高达80%，同时增加一个被无意义剪接调控的截断变体。与此同时，外显子6跳过的事件将完整的MDM4转化为不稳定形式MDM4-S，从而解除对p53转录活性的抑制。敲低RPL22则可以消除这些剪接变化，进一步验证了其作为关键调控因子的作用。

研究的第一作者Wenjun Fan博士表示，这些发现为靶向癌症提供了一个新的路径，特别是对于那些对现有疗法产生抗性的错配修复缺陷型癌症患者而言，具有重要的临床意义。

在实验中，BOB-42在多种模型中展现了从分子层面到生理层面的显著益处。在RPL22突变的HCT116异种移植模型中，每天一次的口服剂量（50毫克/千克）能够将肿瘤生长抑制约60%，且不会引起体重下降或血液系统毒性。在MDM4高表达的A375黑色素瘤模型中，肿瘤体积缩小高达77%，且肿瘤内药物积累量比血浆中高30至100倍。最引人注目的是，两种来源于MSI高表达的结直肠癌模型（野生型TP53，RPL22框架移码突变）表现出70%至75%的肿瘤生长抑制，并且耐受性良好。这些结果表明，BOB-42不仅在实验室模型中有效，也具备潜在的临床应用价值。

经典的核糖体毒性应激通过释放RPL5/RPL11来抑制MDM2泛素连接酶活性，从而稳定p53。而新发现的这条通路则是并行运作的：Pol I的抑制使RPL22释放，进而下调MDM4在转录层面的表达，从而解除对p53的另一个抑制机制。由于这种效应依赖于RPL22而非p53的状态，Pol I抑制剂在TP53突变型细胞系中仍能保持其细胞毒性，这些细胞系通常对仅依赖p53再激活的疗法具有抗性。

通过rMATS分析RNA测序数据，研究人员发现每种细胞系在24小时Pol I抑制后，会有300至600个高置信度的剪接变化，其中主要为外显子跳过事件，且这些事件在剪接体相关转录本中尤为显著。一些富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子（如SRSF3和SRSF4）在转录水平上被下调，而它们的敲低则可以模拟Pol I阻断对MDM4或RPL22L1剪接的影响。因此，Pol I的活性意外地处于全局剪接因子稳态的上游，对剪接调控具有重要影响。

在实验中，网织红细胞计数随剂量呈下降趋势，这是预期的靶向效应，反映了Pol I在红细胞前体中的高流量。然而，白细胞和血小板的数量未受影响，且在4周的给药过程中未出现明显的器官毒性。尽管完整的毒理学研究尚未完成，但肿瘤与正常组织之间的差异性敏感性，尤其是在dMMR背景下的放大效应，表明Pol I抑制剂具有良好的治疗指数。

对于临床应用而言，这项研究提出了重要的前景。大约15%的结直肠、胃和子宫内膜癌表现出微卫星不稳定性，而其中不到70%的患者携带RPL22的框架移码突变。免疫检查点抑制剂在这些患者中取得了显著的治疗进展，但仍然存在原发性或获得性耐药的问题。由于异常剪接可以增强新抗原的多样性，Laiho团队推测，Pol I抑制剂不仅可以抑制肿瘤生长，还可能使肿瘤更易被T细胞识别，从而为与PD-1/PD-L1阻断剂的联合试验提供新的思路。

Laiho补充道，这项研究建立了一个全新的理论框架，用于理解rRNA合成如何影响癌症细胞的行为。靶向这一通路不仅可以抑制肿瘤生长，还可能调节肿瘤的抗原性，并增强对免疫疗法的响应。此外，一项针对BOB-42的前瞻性首次人体试验计划在MSI高表达的实体瘤中进行，这些肿瘤携带RPL22突变或表现出高MDM4/RPL22L1表达水平。在治疗前，研究人员将通过活检评估rRNA转录速率和剪接特征，作为药效学生物标志物。同时，平行研究还将致力于识别更多的合成致死伙伴，并优化剂量方案以减轻网织红细胞减少的副作用。

这一发现的核心在于，将一个原本被视为基础代谢过程的机制转化为一个可药物干预的弱点。通过这一途径，研究团队为那些长期依赖核糖体生物合成和选择性剪接来抵抗治疗的癌症提供了一个可行的攻击方向。这一突破不仅拓展了我们对核糖体生物合成与癌症关系的理解，也为未来的精准治疗策略提供了新的思路。

总的来说，这项研究的意义在于揭示了核糖体蛋白RPL22在细胞功能中的双重角色，即在维持核糖体结构的同时，还参与调控RNA剪接过程。这种双重功能的发现，使得针对Pol I的抑制剂成为一种具有广泛潜力的治疗手段，尤其是在那些对传统疗法不敏感的癌症患者中。通过结合生物信息学分析和实验验证，研究人员不仅展示了药物在实验室模型中的有效性，还为临床应用提供了坚实的理论基础和实践指导。

未来的研究方向包括进一步探索RPL22与其他基因之间的相互作用，以及寻找能够增强Pol I抑制剂治疗效果的药物组合。此外，针对不同癌症类型和患者群体的个体化治疗方案也值得深入研究。随着对这一通路的深入了解，科学家们有望开发出更加精准、高效的抗癌药物，为患者带来更好的治疗选择和生存希望。

在这一背景下，研究人员强调了多项关键点。首先，特定的Pol I抑制能够触发由RPL22介导的非经典核糖体毒性应激反应，从而将核糖体生产与致癌性剪接网络解耦。其次，RPL22框架移码突变、RPL22L1的高表达以及MDM4的高表达水平可以作为预测药物敏感性的生物标志物，特别是在MSI癌症患者中。第三，药物在异种移植模型和患者来源模型中表现出显著的抗肿瘤活性，同时伴随着较低的全身毒性。最后，Pol I抑制剂可能与现有的免疫疗法相结合，或用于重新激活对免疫疗法不敏感的肿瘤，从而克服由于错配修复缺陷导致的耐药性。

这一发现不仅在基础研究层面具有重要意义，也为临床转化提供了新的可能性。通过将核糖体生物合成这一基础过程转化为可靶向的弱点，科学家们为那些长期依赖这一机制的癌症患者开辟了新的治疗路径。这标志着癌症治疗领域的一个重要进展，为未来的精准医疗和个性化治疗策略奠定了基础。