胃癌是全球发病率和死亡率均位居前列的消化道恶性肿瘤，在我国尤为高发。对于占绝大多数的HER2阴性胃癌患者，以氟尿嘧啶类药物（5-FU及口服前药卡培他滨）为基础的化疗是治疗的基石。然而，一线化疗的客观缓解率仅为30%-50%，原发性和获得性耐药严重制约了患者生存获益。肿瘤细胞通过增强DNA损伤修复能力来抵抗化疗药物所致的基因组损伤，是耐药发生的重要机制之一。因此，深入解析DNA修复调控网络、寻找可干预的脆弱靶点，对于克服胃癌化疗耐药具有重要的科学意义与临床价值。
近日，浙江省肿瘤医院程向东教授、叶足研究员与澳门大学健康科学学院沈汉明教授合作，在Cancer Research期刊在线发表了题为PARG Governs aPARylation-Ubiquitination Toggle that Stabilizes RAD51AP1 to Drive Homologous Recombination-MediatedChemoresistance的研究论文。该研究通过高通量药物筛选，发现PARG抑制与氟尿嘧啶类药物之间存在强效的合成致死效应；在此基础上，深入揭示了PARG通过去PAR化修饰调控同源重组（HR）关键辅助因子RAD51AP1蛋白稳定性的全新机制，建立了“PARG-RAD51AP1”功能轴在胃癌化疗耐药中的核心驱动作用。鉴于HER2阴性胃癌患者至今缺乏有效的靶向治疗手段，该发现为这一庞大群体提供了极具转化潜力的联合治疗新策略。
研究团队首先通过整合TCGA-STAD数据库及自建多组学队列进行系统分析，发现DNA损伤修复通路在胃癌中显著激活，而PARG是其中高表达且与不良预后显著相关的核心分子。免疫组化分析显示，PARG蛋白在胃癌组织中显著高表达，其高表达与患者更差的总生存期及更晚的TNM分期密切相关。尤为重要的是，在占胃癌患者绝大多数的HER2阴性人群中，PARG高表达的比例高达68.6%，提示PARG或可成为这一庞大患者群体潜在的新型治疗靶点。
尽管PARG作为治疗靶点具有理论吸引力，但单独使用PARG抑制剂在实体瘤中的疗效有限。为此，研究团队采用高通量药物筛选策略，在FDA已批准药物库中寻找可与PARG缺陷形成“合成致死”的伙伴。筛选结果令人振奋——氟尿嘧啶类药物（包括5-FU）在PARG敲除细胞中显示出极显著的优先杀伤效果。体内外实验一致表明，PARG抑制剂与5-FU或卡培他滨联合使用展现出显著的协同抗肿瘤效应，能够更有效地诱导胃癌细胞凋亡、抑制肿瘤生长，且对主要器官毒性较低。在患者来源的异种移植（PDX）模型中，联合治疗组的肿瘤体积和重量均显著低于单药组，同时伴随Ki67增殖指数下降、TUNEL凋亡信号增强及γ-H2AX DNA损伤标志物升高。
在阐明上述合成致死表型的基础上，研究团队进一步深入探究了其背后的分子机制。通过TurboID邻近标记联合质谱分析，鉴定出RAD51AP1是PARG的关键互作蛋白。RAD51AP1是HR修复中RAD51重组酶的重要辅助因子，对于修复5-FU诱导的复制相关DNA损伤至关重要。研究证实，PARG通过其N端结构域直接与RAD51AP1结合，并催化移除RAD51AP1上的PAR化修饰。这一去PAR化过程阻止了E3泛素连接酶RNF169介导的RAD51AP1 K48-linked泛素化（主要发生在K169位点），从而保护RAD51AP1免于蛋白酶体降解。在PARG缺失或抑制的情况下，RAD51AP1上积聚的PAR链成为泛素化降解的信号，导致RAD51AP1蛋白水平显著下降，HR修复效率受损，细胞对5-FU诱导的DNA损伤更为敏感。功能回补实验进一步证实，重新表达RAD51AP1能够显著逆转PARG缺陷所赋予的化疗增敏效应，表明RAD51AP1是该调控轴中关键的下游效应分子。
PARG-RAD51AP1调控轴机制图：在PARG高表达的胃癌细胞中，PARG与RAD51AP1结合并移除其PAR化修饰，阻止RNF169介导的K48-linked泛素化降解，维持RAD51AP1稳定性以保障HR高效运行，从而赋予细胞化疗抵抗；而在PARG被敲除或抑制时，RAD51AP1上的PAR链无法被去除，RNF169介导其泛素化并引导蛋白酶体降解，导致HR修复受损，细胞对5-FU的敏感性显著增强。
临床转化层面，研究团队在胃癌患者组织芯片中验证了上述发现的临床相关性。PARG与RAD51AP1在蛋白水平上呈现显著正相关（而在mRNA水平上相关性较弱），且两者共高表达的患者预后最差。更重要的是，当根据RAD51AP1表达水平对患者进行分层后，PARG的表达高低不再对生存产生显著影响，表明PARG的预后价值高度依赖于RAD51AP1的共表达。这一发现将PARG-RAD51AP1蛋白共表达模式确立为具有临床指导意义的生物标志物组合，为化疗分层和联合治疗的患者筛选提供了理论依据。
综上，该研究不仅通过药物筛选发现了PARG抑制剂联合氟尿嘧啶类药物的合成致死策略，更从蛋白翻译后修饰层级揭示了PARG通过“PAR化-泛素化”开关调控RAD51AP1稳定性的全新机制，将PARG从传统的DNA修复“辅助因子”提升为化疗耐药的核心调控节点。鉴于多种PARG抑制剂已进入临床研究阶段，而氟尿嘧啶类药物是胃癌标准化疗的基石，该联合策略具有现实的临床转化潜力，尤其可能为对传统治疗响应不佳且缺乏靶向药物的HER2阴性胃癌患者提供新的低毒高效治疗选择。
浙江省肿瘤医院程向东教授、叶足研究员，澳门大学沈汉明教授为文章的通讯作者；澳门大学健康科学学院博士研究生何晗昳为论文的第一作者。课题组成员胡杨婵、邓明聪、鲍奇美、祖丹、钟雨珂、张淳凯、尤晨龙、杜晓涵、刘思琦、何燕华、高亮亮、高向征、刘海东、黄懿行、陈一关、容达德为本研究做出了重要贡献。研究还得到了中科院杭州医学所的荆吉研究员、陆叶研究员、MD Anderson癌症中心John A. Tainer教授和刘敏博士、浙江大学医学院诗音副教授等合作者的指导和帮助。
原文链接：https://aacrjournals.org/cancerres/article/doi/10.1158/0008-5472.CAN-25-4984/785959/PARG-Governs-a-PARylation-Ubiquitination-Toggle?searchresult=1
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