RNA聚合酶I抑制剂CX-5461通过诱导DNA损伤和有丝分裂灾难来抑制宫颈癌细胞的生长，并增强顺铂的敏感性

《Biochemical Pharmacology》：RNA polymerase I inhibitor CX-5461 suppresses cervical cancer cell growth by inducing DNA damage and mitotic catastrophe and enhances cisplatin sensitivity

宫颈癌症中RNA聚合酶I抑制剂CX-5461通过激活ATM/ATR通路诱导DNA损伤，导致细胞周期异常和mitotic catastrophe，并与顺铂联用增强抗药性效果。

　　

刘晓丽|徐婷|吴佳琪|周宝坤|文敬豪|张友中|崔宝霞|蒋成明|王建利

山东大学齐鲁医学院妇产科，济南，中国

摘要

宫颈癌是全球女性中最常见的恶性肿瘤之一。在某些地区，其发病率和死亡率仍然很高，而与HPV无关的肿瘤患者往往预后较差。晚期或复发性疾病的患者由于转移和化疗耐药性，治疗效果常常不理想。核糖体生物合成在各种癌细胞中非常活跃，并已成为潜在的治疗靶点。本研究探讨了RNA聚合酶I的特异性抑制剂CX-5461在宫颈癌中的治疗效果及其作用机制。结果表明，CX-5461显著抑制宫颈癌细胞的增殖，激活ATM/ATR通路，并诱导DNA损伤。此外，它还导致Cyclin B1异常积累和phospho-CDK1-T161的异常激活，使具有DNA损伤的细胞进入有丝分裂。这一过程最终引发有丝分裂灾难，导致细胞死亡或衰老。与顺铂联合使用时，CX-5461可增强宫颈癌细胞对这种化疗药物的敏感性。总之，CX-5461显示出治疗宫颈癌的潜在价值，特别是对于原发性或铂类耐药性患者而言。

引言

宫颈癌（CC）是女性中最常见的恶性肿瘤之一。根据2022年全球癌症统计数据，它在女性特异性癌症中的发病率和死亡率均排名第四，每年约有661,021例新病例和348,189例死亡病例[1]。尽管HPV疫苗接种和筛查计划的广泛实施大大降低了许多地区的宫颈癌负担，但在东非和南非的几个国家（如马拉维、南非、肯尼亚），过去10-25年间发病率仍在上升[2]。此外，宫颈癌的发病趋势呈现年轻化。绝大多数宫颈癌由高风险HPV感染引起，而一小部分与HPV无关，后者通常预后较差。早期宫颈癌患者的5年生存率超过90%；然而，晚期或复发性宫颈癌患者由于转移或顺铂耐药性，治疗效果常常不理想，治愈率可能低于20%[3]、[4]、[5]、[6]。因此，探索有效的治疗策略至关重要，无论是单独使用还是联合使用。

近年来，核糖体生物合成的过度激活被广泛认为是癌症的重要特征之一。它促进细胞无控制地增殖和肿瘤进展，并与患者的不良预后密切相关[7]。这一过程在多种实体瘤和血液系统恶性肿瘤中上调，包括弥漫性大B细胞淋巴瘤、结直肠癌、子宫内膜癌等[8]、[9]。值得注意的是，恶性细胞中的核糖体生物合成活性通常显著高于正常细胞，这为通过靶向这一通路实现肿瘤选择性治疗提供了理论基础[10]。在这些过程中，由RNA聚合酶I（Pol I）介导的rRNA转录增强是癌细胞中的一个常见特征[8]、[9]。因此，抑制Pol I已成为一种潜在的抗癌策略。

CX-5461是一种高度选择性的RNA Pol I抑制剂，可特异性抑制癌细胞中的Pol I驱动的rRNA转录，对Pol II介导的mRNA转录、DNA复制和蛋白质合成的影响最小[11]、[12]。目前，CX-5461在血液系统恶性肿瘤和晚期实体瘤中的I期临床试验已经完成[13]、[14]，部分研究已进入II期。除了直接抑制核糖体生物合成外，CX-5461还可以激活cGAS–STING–IFN通路并诱导STAT1依赖的PD-L1表达。这一过程将结直肠癌中的“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”，从而增强对免疫治疗的反应[15]。它还在神经母细胞瘤、前列腺癌、卵巢癌、子宫平滑肌肉瘤等多种模型中显示出抗肿瘤活性[16]、[17]、[18]、[19]。此外，研究表明CX-5461能有效杀死宫颈癌HeLa和Ca Ski细胞[20]、[21]。然而，其在宫颈癌中的治疗效果及其作用机制仍有待阐明。

鉴于核糖体生物合成的靶向作用，本研究旨在探讨CX-5461在宫颈癌中的治疗潜力和机制。结果表明，CX-5461显著抑制宫颈癌细胞的增殖并促进细胞死亡。从机制上讲，CX-5461激活ATM/ATR通路以诱导DNA损伤，并导致Cyclin B1异常积累和phospho-CDK1-T161的过度激活，最终引发有丝分裂灾难。此外，CX-5461与顺铂联合使用表现出协同效应，使宫颈癌细胞对顺铂更敏感，提示了一种克服顺铂耐药性的潜在策略。本研究不仅提供了支持CX-5461用于宫颈癌（包括原发性和顺铂耐药性宫颈癌）的临床前证据，还扩展了针对核糖体生物合成的抗癌治疗策略。

细胞与培养

人类宫颈癌细胞系C33A、Ca Ski和HeLa由山东大学妇科肿瘤实验室提供。所有细胞系均经过STR鉴定，并确认无支原体污染。C33A、Ca Ski和HeLa细胞分别用MEM、RPMI-1640和DMEM培养基（M&C Gene Technology (Beijing) Ltd.）培养，添加10%胎牛血清（Nanjing Vazyme Biotech Co., Ltd.）、100 U/mL青霉素和100 μg/mL...

RNA提取和定量实时聚合酶链反应（RT-qPCR）

根据制造商说明，使用Rapid RNA Extraction Kit (SparkJade, AC0205-B)提取总RNA。使用M?MLV RT Premix (ABclonal)从600 ng总RNA合成cDNA。随后使用SYBR Green方法（ABclonal）进行RT-qPCR。相对基因表达水平通过2^?ΔΔCt方法计算，以β-actin作为对照。

使用的引物如下：

45S前体rRNA：F: 5′-CCGTCCGTCCGTCGTCCTCCTCG-3′。

R:

RNA聚合酶I转录异常与宫颈癌的不良临床结果相关

我们首先分析了癌症基因组图谱（TCGA）数据库，以评估宫颈癌中RNA Pol I的转录水平（图1A）。RNA Pol I成分发生改变的患者与未发生改变的患者相比，临床结果更差（扩增或上调），总体生存率（OS，p = 0.0316）和无复发生存率（RFS，p = 0.0424）显著降低（图1B）。

此外，我们还检测了宫颈癌中各个RNA Pol I成分的表达情况...

讨论

早期宫颈癌（CC）的预后通常较好；然而，复发性或晚期CC仍然是许多国家癌症相关死亡的主要原因之一。本研究的主要目标是发现新的治疗药物并提高现有药物的效果。我们的研究发现，CX-5461可诱导宫颈癌细胞的DNA损伤。通常情况下，DNA损伤会触发细胞周期停滞以促进DNA修复。然而，我们的研究发现...

CRediT作者贡献声明

刘晓丽：撰写——原始草稿、方法学、研究、数据管理。徐婷：数据管理。吴佳琪：方法学。周宝坤：验证、研究。文敬豪：研究。张友中：监督。崔宝霞：撰写——审阅与编辑。蒋成明：撰写——审阅与编辑。王建利：撰写——审阅与编辑、监督。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（81970347）、美国国立卫生研究院（1R01CA251698-01, 1R01CA288743-01A1）以及Chung-Ho Chen癌症研究基金的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们非常感谢利兹大学（英国）的Gong Yunyun教授以及所有参与本研究的人员的支持。