CANCER LETTERS | 武汉大学人民医院 | 精氨酸限制通过利用DNMT3B-ASS1驱动的精氨酸营养缺陷和mTORC1抑制的自噬克服卵巢癌尼拉帕尼耐药
本文大通讯作者为武汉大学人民医院妇产科主任、教授、主任医师洪莉，以及北京协和医院妇产科主任、教授、主任医师向阳。洪莉教授长期从事妇科肿瘤（尤其是卵巢癌）的临床与基础研究，在肿瘤耐药、代谢重编程及靶向治疗领域具有丰富经验；向阳教授为国内妇科肿瘤权威专家，主导多项卵巢癌PARP抑制剂临床研究，在肿瘤精准治疗和耐药机制方面有深厚积累。本文另一通讯作者为武汉大学人民医院妇产科的刘成教授。团队主要研究方向包括：卵巢癌PARP抑制剂耐药机制、肿瘤代谢重编程（尤其是氨基酸代谢与尿素循环）、表观遗传调控（DNA甲基化）在耐药中的作用、饮食干预（如精氨酸限制）联合靶向治疗的转化研究，以及基于液体活检（血浆代谢物）的耐药监测标志物开发。尼拉帕尼是卵巢癌PARP抑制剂维持治疗的一线药物，但获得性耐药普遍。精氨酸是尿素循环关键氨基酸，其从头合成由ASS1限速。ASS1在多种肿瘤中因甲基化沉默导致“精氨酸营养缺陷”，成为可靶向的代谢脆弱点。本研究旨在揭示尼拉帕尼耐药是否通过DNMT3B-ASS1轴建立精氨酸依赖状态，并探索饮食精氨酸限制能否成为逆转耐药的安全有效策略。采用卵巢癌细胞系（A2780、CAOV3、OVCAR3、OVCAR8）及其长期梯度诱导的尼拉帕尼耐药株。运用RNA-seq、代谢组学、ATAC-seq、CUT&Tag、靶向亚硫酸盐测序、甲基化特异性PCR、LC-MS/MS、Seahorse代谢分析、自噬流检测、Co-IP、ChIP-qPCR、双荧光素酶报告基因等。动物模型：裸鼠/SCID皮下移植瘤、原位ID8免疫活性模型、GFP标记的患者来源原代细胞异种移植（PDCX）及维持治疗模拟模型。采用精氨酸限制饮食（ARD，含50%标准精氨酸的等热卡饮食）。尼拉帕尼耐药细胞中DNMT3B介导ASS1启动子高甲基化导致ASS1沉默，形成精氨酸营养缺陷。在体内，50%精氨酸限制饮食可耐受且能显著降低循环和肿瘤内精氨酸水平，与尼拉帕尼联用显著抑制耐药肿瘤生长、延缓进展并延长生存期；在PDCX模型中同样有效。临床探索性队列中，ASS1低/DNMT3B高患者PFS更短，且耐药进展前血浆精氨酸呈进行性下降趋势。（1）表观遗传-代谢轴：尼拉帕尼持续压力通过AKT-FOXO3a信号激活DNMT3B，介导ASS1启动子高甲基化及转录沉默，同时伴随TET2/TET3下调，增强甲基化稳定性。DNMT3B介导的启动子甲基化驱动尼拉帕利耐药细胞中ASS1基因的沉默（2）精氨酸营养缺陷：ASS1下调后耐药细胞通过上调SLC7A6/7/9（LAT1复合体）增强外源性精氨酸摄取以维持胞内精氨酸池。（3）代谢-表观遗传-修复轴：精氨酸限制导致NAD(P)H和乙酰辅酶A耗竭，降低组蛋白H3K9ac/H3K18ac/H3K27ac水平，压缩DNA损伤修复位点染色质可及性，抑制同源重组修复，加剧DNA损伤。（4）自噬障碍：耐药细胞呈现mTORC1持续活化，自噬流受阻，无法通过自噬缓冲精氨酸限制应激；mTORC1抑制可恢复自噬和尼拉帕尼敏感性，但同时削弱了精氨酸限制的额外增益。本研究确立DNMT3B-ASS1-精氨酸轴是尼拉帕尼耐药的关键代谢-表观遗传回路。肿瘤组织DNMT3B高/ASS1低可作为患者分层候选标志物，血浆精氨酸动态变化可作为耐药监测的候选指标。50%精氨酸限制饮食是一种可行、安全、低成本的转化策略，可与尼拉帕尼联合用于逆转耐药。该研究通过多组学整合和多种体内模型，系统论证了“治疗诱导的代谢脆弱性”概念——尼拉帕尼耐药细胞在建立耐药的同时，也建立了对精氨酸的绝对依赖。50%精氨酸饮食限制（而非完全剥夺）安全可行，能在不引起显著毒性和免疫抑制的前提下，有效增敏尼拉帕尼。这一“老药（尼拉帕尼）+饮食干预”策略具有极高的临床转化价值，尤其适用于ASS1沉默的耐药卵巢癌患者，为延长PARP抑制剂维持治疗获益提供了全新思路。欢迎关注烊树生物，每周分享国自然相关热点文献，拓展科研思路！—END—
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