《Genes & Diseases》：ALDH2 inhibition induces synthetic lethality in APC-deficient colorectal cancer via ROS/ASK1/JNK pathway
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本研究针对APC突变率超60%的结直肠癌治疗难题，通过生物信息学筛选发现ALDH2与APC存在合成致死相互作用。研究人员采用ALDH2抑制剂双硫仑（DSF）处理APC缺陷CRC细胞，发现其通过诱导ROS持续积累激活ASK1/JNK通路，进而引发G0/G1期阻滞和细胞凋亡。动物实验证实DSF能显著抑制APC突变肿瘤生长，为APC缺陷型CRC提供了新的靶向治疗策略。
结直肠癌（CRC）作为全球第四大致命癌症，其发病机制与腺瘤性结肠息肉病（APC）基因突变密切相关。超过60%的CRC患者携带APC基因突变，这种突变会导致Wnt/β-联蛋白（β-catenin）信号通路异常激活，进而驱动肿瘤发生。然而，针对APC突变的有效靶向治疗策略至今仍是临床面临的重大挑战。合成致死（synthetic lethality）作为一种新兴的抗癌策略，通过同时靶向两个基因来实现选择性杀伤肿瘤细胞的效果，为APC突变型CRC的治疗提供了新思路。
在这项发表于《Genes》的研究中，南京师范大学生命科学学院梁廷明团队通过生物信息学分析发现，乙醛脱氢酶2（ALDH2）与APC基因存在潜在的合成致死相互作用。研究人员采用多组学筛选平台（SLOAD、SynLethDB等）对TCGA数据库进行挖掘，最终锁定ALDH2作为APC的理想合成致死搭档。
为验证这一发现，研究团队构建了APC基因敲除（KO-HCT116）细胞系，并选用APC天然突变细胞系（Mut-SW480、Mut-HT29）进行实验。通过细胞增殖检测（CCK-8）、克隆形成实验、EdU-555细胞增殖检测等技术，证实ALDH2抑制剂双硫仑（disulfiram，DSF）能选择性抑制APC缺陷细胞的增殖。特别值得注意的是，DSF与铜离子（Cu）联用可显著增强其抗肿瘤活性。
机制研究表明，APC缺陷本身就会导致细胞内活性氧（ROS）水平升高，而DSF处理进一步加剧了ROS的积累。这种氧化应激状态激活了凋亡信号调节激酶1（ASK1）/c-jun氨基末端激酶（JNK）信号通路，进而通过调控B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）家族蛋白的表达，诱导线粒体途径的细胞凋亡。Western blotting结果显示，DSF处理后p-ASK1和p-JNK蛋白表达显著上调，同时凋亡标志物cleaved caspase-3和cleaved PARP1的表达也明显增加。
在动物实验中，研究人员建立了Mut-HT29细胞的裸鼠移植瘤模型。每天给予50 mg/kg的DSF灌胃处理，连续12天后发现DSF组和DSF/Cu组的肿瘤体积分别显著减小，其中DSF/Cu组的抑瘤效果最为明显。免疫组化分析显示，治疗组肿瘤组织中Ki67表达下调而cleaved caspase-3表达上调，进一步证实了DSF在体内通过抑制增殖和促进凋亡发挥抗肿瘤作用。
主要技术方法
研究采用生物信息学方法筛选合成致死基因对，通过CRISPR/Cas9技术构建APC基因敲除细胞系。利用CCK-8法检测细胞活力，流式细胞术分析细胞周期和凋亡，Western blotting检测蛋白表达变化。建立裸鼠移植瘤模型进行体内验证，采用免疫组化分析肿瘤组织增殖和凋亡标志物。
Screening of synthetic lethal genes in APC-deficient CRC cell lines
通过分析TCGA数据发现APC在CRC中突变率最高，利用四种合成致死算法（SLOAD、SynLethDB、BioCRID和Slorth）筛选出APC与ALDH2为合成致死基因对。
Synthetic lethality in APC-deficient CRC cell lines treated with ALDH2 inhibitors
实验证实ALDH2抑制剂DSF能选择性抑制APC缺陷细胞的增殖，而对野生型细胞影响较小。克隆形成实验和EdU检测显示DSF显著降低APC缺陷细胞的增殖能力。
DSF treatment promoted cell cycle arrest in the G0/G1 phase and apoptosis in APC-deficient CRC cell lines
流式细胞术分析发现DSF处理导致APC缺陷细胞发生G0/G1期阻滞，同时凋亡率显著增加。Western blotting结果显示促凋亡蛋白BAX表达上调，抗凋亡蛋白Bcl2下调。
DSF treatment increased ROS content in APC-deficient CRC cell lines
研究发现APC缺陷本身就会导致ROS水平升高，DSF处理进一步加剧ROS积累。流式细胞术和荧光检测显示APC缺陷细胞中ROS水平显著高于野生型细胞。
The ROS/ASK1/JNK pathway was activated after treatment of APC-deficient CRC cell lines with DSF
Western blotting分析证实DSF处理上调p-ASK1和p-JNK蛋白表达，激活ROS/ASK1/JNK通路。阳性对照实验表明该通路激活是APC缺陷特异性的。
Activation of the ROS/ASK1/JNK pathway induced apoptosis in APC-deficient CRC cell lines treated with DSF
研究发现DSF通过激活ROS/ASK1/JNK通路诱导凋亡，使用ROS清除剂可部分逆转DSF的促凋亡效应。JNK通路抑制剂实验证实该通路在凋亡过程中的关键作用。
Validation of ALDH2 as a synthetic lethal partner of APC using xenograft tumor models
动物实验证实DSF能显著抑制APC突变肿瘤的生长，DSF/Cu联用效果更佳。免疫组化显示治疗组肿瘤增殖抑制、凋亡增加。
这项研究首次揭示了ALDH2抑制在APC缺陷CRC中诱导合成致死的分子机制，为临床治疗APC突变型CRC提供了新的靶向策略。特别值得注意的是，DSF作为一种已获批用于酒精依赖治疗的药物，其重新定位为抗癌药物具有重要的临床转化价值。研究不仅证实了APC与ALDH2之间的合成致死关系，还详细阐明了ROS/ASK1/JNK通路在这一过程中的核心作用，为开发针对APC突变CRC的精准治疗方案奠定了坚实的理论基础。
