撰文| Qi

以順鉑為代表的鉑類藥物，憑借其強大的 DNA 損傷能力，成為抗擊肺癌、卵巢癌、睪丸癌等多種惡性腫瘤的基石藥物。進入細胞后，順鉑與 DNA 上的嘌呤堿基共價結合，形成鏈內交聯(lián)（約占 90-95% ）、鏈間交聯(lián)（約 2% ）和單加合物等損傷 ， 這些 “ 路障 ” 會 阻斷 DNA 復制和轉錄，最終誘導快速分裂的癌細胞死亡。 研究表明， 鉑類藥物誘導的 鏈間交聯(lián)損傷由范可尼貧血通路完成修復，而單加合物與鏈內交聯(lián)損傷則依靠核苷酸切除修復（NER）通路清除 ，后者又分為兩條分支：全基因組核苷酸切除修復（GG-NER）與轉錄偶聯(lián)核苷酸切除修復（TC-NER）【1, 2】。

然而，臨床上高達85%接受鉑類化療的患者會出現(xiàn)化療誘導的周圍神經(jīng)病變，表現(xiàn)為手腳麻木、刺痛、灼燒感甚至劇烈疼痛。這種神經(jīng)毒性不僅嚴重降低患者生活質量，還常常導致化療劑量減量甚至提前終止治療，直接影響抗癌效果。問題的核心在于 ， 為什么一種主要針對快速分裂細胞的藥物，會殺死早已退出細胞周期的終末分化神經(jīng)元？

近日，來自美國國家癌癥研究所（ NCI ）的Andre′Nussenzweig團隊在Cell雜志上發(fā)表了一篇題為DNA repair drives cisplatin-induced neuronal death的文章，他們闡明了分裂后神經(jīng)元修復順鉑所致DNA損傷的具體機制，并發(fā)現(xiàn)一個反?，F(xiàn)象：核苷酸切除修復通路（NER）反而會造成分裂后細胞死亡，根源在于修復過程會耗盡細胞內有限的脫氧核苷三磷酸（dNTP）。通過藥物干預或基因手段補充脫氧核苷三磷酸后，神經(jīng)元對順鉑的耐受性顯著提升，同時順鉑處理小鼠的神經(jīng)病變癥狀也得到緩解。綜上，補充核苷類物質可作為一種新策略，用于保護患者，減輕化療藥物對分裂后組織造成的毒副作用。

該團隊首先采用 EdU 標記結合流式細胞術和單細胞 SAR-seq 手段實現(xiàn)在終末分化的神經(jīng)元中 DNA 修復的可視化，觀察到在順鉑處理后的前 7 小時，修復優(yōu)先集中在高表達基因的轉錄鏈上，而到了 17-24 小時，修復信號從基因體消失，轉而出現(xiàn)在非轉錄的基因間區(qū)。按照常理來說， NER 缺陷（如 XPA 、 XPG 突變）通常導致對鉑類藥物高度敏感，因為細胞無法清除損傷。該團隊對比了野生型 / NER 缺陷小鼠原代皮層神經(jīng)元 對 5-20 μM 順鉑的處理結果 ，竟發(fā)現(xiàn) NER 缺陷神經(jīng)元對順鉑表現(xiàn)出顯著抵抗，生存率遠高于野生型。為了確認 TC-NER 和 GG-NER 在其中的貢獻，該團隊分別敲除 CSB （ TC-NER 關鍵因子）和 XPC （ GG-NER 關鍵因子），發(fā)現(xiàn) TC-NER 占修復的主導地位，但 GG-NER 的存在才是致命的關鍵。當TC-NER消耗大量dNTP后，GG-NER因原料不足而無法完成修復，產生大量修復中間體——最終演變?yōu)?/strong>DNA雙鏈斷裂。

與分裂細胞相比，終末分化神經(jīng)元為了維持基因組穩(wěn)定性，嚴格限制 dNTP 合成 。檢測 結果顯示， 由 誘導多能干細 胞（ iPSC ）分化而來的谷氨酸能神經(jīng)元（ i3Neurons ） 的 dNTP 水平較 iPSCs 低約 10 倍 ， 順鉑處理后進一步下降 ，伴隨 DNA 損傷信號不斷累積。由于 dNTP 不能直接跨膜， 該 團隊向培養(yǎng)基中添加四種脫氧核苷（ dN ： dA 、 dG 、 dC 、 dT ），細胞通過脫氧核苷激酶將其磷酸化為 dNTP 。 結果顯示 dN 補充幾乎完全逆轉了順鉑誘導的神經(jīng)元死亡 。

SAMHD1是一種磷酸水解酶，在調控細胞內 dNTP 儲備方面發(fā)揮關鍵作用，在 i3Neurons 中敲低 SAMHD1 或在小鼠原代皮層神經(jīng)元中敲除該基因，可提升胞內 dNTP 水平【3, 4】。該團隊發(fā)現(xiàn) 敲低 SAMHD1 使 i3Neurons 對順鉑的抵抗增強，原代 SAMHD1 -/- 小鼠皮層神經(jīng)元同樣表現(xiàn)出更高的生存率。 此外，他們還采取了另外兩種遺傳學策略上調 dNTP 水平，其一是 過表達 RRM2B （ RRM2B 是 RNR 的小亞基，負責非分裂細胞中的 dNTP 從頭合成 ），可 增強 i3Neurons 的 順鉑抵抗，而敲低則加重敏感性 ；其二是 Vpx （ 可誘導 SAMHD1 降解 ） 處理 i3Neurons ，細胞獲得更強的順鉑抵抗能力。

為了確認上述結果能否在體內重現(xiàn)， 他們 構建了 順鉑誘導周圍神經(jīng)病變的小鼠模型：每日腹腔注射 1.5 mg/kg 順鉑，連續(xù) 5 天，用 von Frey 纖維絲檢測機械性痛覺超敏。野生型小鼠在順鉑處理第 3 天和第 5 天出現(xiàn)顯著的機械性痛覺超敏（對低強度刺激產生退縮反應） ， SAMHD1 -/- 小鼠在第 3 天和第 5 天的機械性退縮閾值分別比野生型高約 2 倍和 3 倍，神經(jīng)病變癥狀顯著減輕 ， 停止 處理 后， SAMHD1 -/- 小鼠的恢復速度也快于野生型 。 此外， 他們還 利用 EdU 標記技術，直接在小鼠背根神經(jīng)節(jié)中觀察到了神經(jīng)元對順鉑損傷的修復，證實了體外發(fā)現(xiàn)的體內相關性。

綜上，這項工作證明dNTP池限制可能是終末分化神經(jīng)元對DNA損傷藥物的脆弱點，為開發(fā)SAMHD1抑制劑用于預防化療神經(jīng)病變提供了強有力的遺傳學和機制學支持。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.025

制版人： 十一

參考文獻

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4. Rehwinkel, J., Maelfait, J., Bridgeman, A., Rigby, R., Hayward, B., Liberatore, R.A., Bieniasz, P.D., Towers, G.J., Moita , L.F., Crow, Y.J., et al. (2013). SAMHD1-dependent retroviral control and escape in mice. EMBO J. 32, 2454–2462. https://doi.org/10.1038/emboj.2013.163.

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