IF 11.4｜南方医科大学南方医院丁轶/方媛/詹益芝团队揭示ATM调控结直肠癌的放疗敏感性机制

论文标题：Targeting ATM enhances radiation sensitivity of colorectal cancer by potentiating radiation-induced cell death and antitumor immunity

发表期刊：Journal of Advanced Research（IF 11.4）

合作客户：南方医科大学南方医院 丁轶、方媛、詹益芝团队

· 维真助力 - 慢病毒 ·

Lv-shATM在SW620和SW480中敲低ATM表达

研究背景

结直肠癌（CRC）是全球癌症相关发病率和死亡率的主要原因之一。放疗（RT）是局部晚期直肠癌治疗的基石，但放疗在结直肠癌中的疗效常常受到肿瘤对电离辐射（IR）的抗性的限制。ATM蛋白能在DNA损伤反应途径中修复双链DNA断裂，然而ATM是否介导其他有助于抗辐射的机制仍未得到充分研究。近期南方医科大学南方医院丁轶、方媛、詹益芝团队在 Journal of Advanced Research（IF 11.4）发表文章 Targeting ATM enhances radiation sensitivity of colorectal cancer by potentiating radiation-induced cell death and antitumor immunity，发现ATM抑制在体外和体内都显著增强了辐射敏感性，靶向ATM可增强辐射诱导的肿瘤细胞死亡，增强抗肿瘤免疫反应，为克服结直肠癌的放射耐药提供了有希望的策略。

研究结果

1、抑制ATM可增强结直肠癌的辐射敏感性和抗肿瘤免疫

作者发现辐射能在CRC细胞中显著激活ATM，表明ATM是提高结直肠癌放疗疗效的一个有前景的靶点。然后作者利用Lv-shATM、Lv-shNC在SW620和SW480构建了ATM敲低稳转株，发现ATM的下调显著增强了CRC细胞的辐射敏感性。AZD0156是一种ATM抑制剂，与对照组相比，AZD0156处理导致细胞中的SF2、D0和Dq值较低，表明辐射敏感性增加。体内实验发现AZD0156治疗对SW480和SW620肿瘤生长影响甚微，放射治疗显著减缓肿瘤生长，联合治疗进一步增强了这种作用。IHC染色显示，单独AZD0156对CD8⁺T细胞浸润无影响，放疗使其增加，联合治疗进一步增强了CD8⁺T细胞浸润。这些结果表明靶向ATM增加了体外和体内结直肠癌细胞的放射敏感性，ATM抑制剂AZD0156可能通过增强CD8⁺T细胞浸润来增强抗肿瘤免疫反应，提高肿瘤放射敏感性。

图1 抑制ATM可增强结直肠癌的辐射敏感性和抗肿瘤免疫

2、靶向ATM通过增加辐射后细胞质DNA水平来激活STING途径

为了研究ATM抑制如何增强放射后抗肿瘤免疫，作者进行了转录组测序，基因集富集分析发现cGAS-STING信号通路在介导辐射诱导的抗肿瘤作用中起着重要作用。基因集富集分析结果还揭示了联合治疗组中CD8 T细胞活化相关通路、CTL-1、CTL-2通路和多种干扰素相关通路的富集，表明免疫相关通路的激活和I型干扰素应答的增强。体外和体内qRT-PCR验证证实联合治疗增加了干扰素基因的表达。Western blot分析显示，IR激活了STING通路，联合治疗进一步增强了这种激活。作者还评估了放射和ATM抑制后的细胞质dsDNA水平，发现放射增加了细胞质dsDNA，并且这种作用通过联合治疗进一步增强。流式细胞术分析显示，STING抑制后CD8⁺T细胞减少，CD8⁺T细胞活化降低，表明抗肿瘤免疫受到抑制。这些结果表明抑制ATM可能通过增加细胞质DNA来增强STING信号的激活，从而促进下游趋化因子CXCL10/CXCL11的表达，从而增加CD8⁺T细胞在肿瘤微环境中的浸润。

图2 靶向ATM通过增加辐射后细胞质DNA水平来激活STING途径

3、放疗联合AZD0156和抗PD-L1阻断三联疗法可显著增强抗肿瘤活性

作者使用荷瘤小鼠评估联合治疗的疗效，植入CT26细胞的小鼠分为四种治疗方案：单独放疗；放疗+抗PD-L1治疗；AZD0156+放疗；AZD0156+放疗+抗PD-L1治疗。结果表明，抗PD-L1治疗、放疗和AZD0156联合使用可显著抑制肿瘤生长，没有对小鼠产生额外的肝脏或心脏毒性。作者还利用MC38细胞在C57小鼠皮下肿瘤模型中验证了三联疗法的疗效，放疗联合AZD0156对肿瘤控制的效果有限，但αPD-L1的加入显著改善了结果。大肿瘤对治疗的反应较差，作者使用皮下MC38肿瘤模型，当肿瘤体积达到300-600 mm³时对小鼠进行治疗，研究联合治疗对大肿瘤的疗效，发现将ATM抑制剂与放疗和ICI联合使用有效地控制了大型、治疗耐药型肿瘤的生长，显著提高了高肿瘤负荷小鼠的缓解率和生存率。

图3 放疗联合AZD0156和抗PD-L1阻断三联疗法可显著增强抗肿瘤活性

研究结论

本研究强调了靶向辐射诱导的ATM激活对增强结直肠癌放射敏感性的重要性。AZD0156抑制ATM增加细胞放疗敏感性，降低肿瘤生长，增强抗肿瘤免疫。联合放疗与ATM抑制剂和免疫检查点阻断在小鼠模型中实现了有效的肿瘤控制，可能是改善结直肠癌结局的有效策略，这为克服结直肠癌对放疗的耐药性和改善临床结果提供了一种有希望的策略。

本文使用病毒载体：Lv-shATM 慢病毒定制 · shRNA克隆