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【导读】
前列腺癌（PCa）的治疗中，放疗是重要手段之一，但放疗耐药严重影响其治疗效果。失衡的RNA剪接因子在肿瘤进展中具有重要作用。然而，剪接因子在前列腺癌放射耐药中的具体作用仍未得到充分研究。
9月17日，中山大学的研究团队在《Advanced Science》期刊上发表了一篇题为“PTBP1通过与RALY相互作用调控DNMT3B的选择性剪接以增强前列腺癌的放射耐药”的论文。这项研究在多个前列腺癌数据库中识别出23个在前列腺癌和相邻正常组织中显著表达差异的剪接因子，其中PTBP1在前列腺癌中显著上调，并与高级别临床病理特征和不良预后正相关。
实验表明，PTBP1通过显著增强基因组DNA的稳定性，使前列腺癌细胞在体外和体内对辐射产生耐药。机制上，PTBP1通过与异染色质核糖核蛋白（hnRNP）的RALY相互作用，调控DNA甲基转移酶3b（DNMT3B）第5外显子的剪接，从DNMT3B-S剪接到DNMT3B-L。进一步研究发现，DNMT3B-L的上调导致DUSP2的启动子甲基化，抑制了DUSP2的表达，从而增强了前列腺癌的辐射耐药性。这些发现揭示了剪接因子在响应放疗时诱导异常剪接事件中的作用，并指出PTBP1和DNMT3B-L在逆转前列腺癌辐射耐药性中的潜在作用。
背景知识
电离辐射通过引起基因组DNA损伤有效地杀灭肿瘤细胞。因此，放疗已成为治疗各种癌症特别是前列腺癌的一种广泛使用的疗法，前列腺癌是导致男性死亡的第二大肿瘤。尽管放疗在治疗局限性前列腺癌中取得了一定的成功，并被批准用于手术后的辅助治疗和生物化学复发后的补救治疗，以及即使存在远处转移的情况下作为姑息治疗，仍有约30-50%的患者在初次治疗后发生复发或短期内病情恶化。因此，急需阐明前列腺癌辐射耐药的分子机制。
选择性剪接（AS）是真核细胞中受到严格调控的转录后过程，它增加了蛋白质的多样性。据统计，超过95%的人类基因会发生选择性剪接，癌症中的AS事件比正常组织多30%，这有助于产生参与肿瘤发生的多种基因变异。一般来说，AS的调控依赖于特异性的跨膜剪接因子，它们能够识别和结合内在的CIS元件。在多种人类恶性肿瘤中，剪接因子异常表达会导致剪接重编程，从而促进肿瘤进展和治疗耐药。靶向异常剪接因子可能为癌症治疗开辟新的途径，然而，目前尚不清楚异常剪接和相应剪接因子是否参与了前列腺癌的辐射耐药。
PTBP1增强PCa细胞的增殖和放疗耐受性
为了研究PTBP1在前列腺癌细胞中的作用，研究人员通过PTBP1-靶向siRNAs或慢病毒转染建立了DU145和PC-3细胞的PTBP1敲低（KD）或过表达（OE）模型。CCK-8实验结果表明，PTBP1敲低显著抑制前列腺癌细胞的活力，而PTBP1过表达则表现出相反的效果。克隆形成实验结果也支持PTBP1的促增殖作用，并显示PTBP1在细胞群体处于S期方面起到重要作用，暗示PTBP1有助于细胞周期中DNA复制阶段的正常进展。
此外，PTBP1参与DNA损伤修复，这也可能是放疗耐药的主要原因之一。研究人员将PTBP1敲除或过表达的前列腺癌细胞暴露于不同剂量的辐射，结果显示，PTBP1敲除显著降低了细胞在辐射后的克隆形成能力，而PTBP1过表达提高了放疗耐药性。同时，当暴露于4 Gy辐射时，PTBP1敲除显著增加了细胞的凋亡比例，而PTBP1过表达细胞在4 Gy辐射后的存活率高于对照组细胞。通过彗星实验和蛋白质免疫印迹实验发现，PTBP1敲除的细胞在辐射后DNA损伤增加，而过表达PTBP1的细胞DNA损伤减少。这些结果表明，PTBP1在促进前列腺癌细胞增殖和放疗耐药方面发挥重要作用。
PTBP1通过维持遗传稳定性促进放疗耐药
为了进一步明确DNMT3B-L如何调控DUSP2，研究人员基于TCGA数据评估了DUSP2启动子的CpG甲基化状态。体外实验发现，DNA甲基化抑制剂5-Aza-2'-脱氧胞苷（5-Aza）能够剂量依赖性地显著增加DUSP2的水平。使用在线软件设计的甲基化和非甲基化引物的MSP实验结果表明，DNMT3B-L KD显著减少了使用甲基化引物的PCR产物数量，却增加了使用非甲基化引物的PCR产物数量。结果显示，DUSP2 siRNAs显著恢复了PTBP1或DNMT3B-L KD细胞的辐射耐药性，并且DUSP2 KD减少了由辐射引起的DNA损伤。这些数据证明了PTBP1通过DNMT3B-L介导的DUSP2启动子甲基化促进了前列腺癌的放射耐药。
研究小结
研究团队系统性分析了前列腺癌中的剪接因子，发现PTBP1作为一种致癌蛋白，通过与RALY相互作用驱动DNMT3B的剪接切换，产生DNMT3B-L，进一步诱导DUSP2启动子甲基化，从而增强癌细胞对放疗的耐药性。本研究提供了针对异常剪接因子调节前列腺癌放射耐药机制的新见解，并揭示了PTBP1作为前列腺癌放疗敏感化潜在治疗靶点的重要性。
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