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数据库Cell：揭示顺铂如何杀伤神经元，引发化疗神经副作用
以顺铂为代表的铂类药物，凭借其强大的
DNA
损伤能力，成为抗击肺癌、卵巢癌、睾丸癌等多种恶性肿瘤的基石药物。进入细胞后，顺铂与
DNA
上的嘌呤碱基共价结合，形成链内交联（约占
90-95%
）、链间交联（约
2%
）和单加合物等损伤
，
这些
“
路障
”
会
阻断
DNA
复制和转录，最终诱导快速分裂的癌细胞死亡。
研究表明，
铂类药物诱导的
链间交联损伤由范可尼贫血通路完成修复，而单加合物与链内交联损伤则依靠
核苷酸切除修复
（
NER
）
通路清除
，后者又分为两条分支：
全基因组核苷酸切除修复
（
GG-NER
）
与
转录偶联核苷酸切除修复
（
TC-NER
）
【
1, 2
】
。
然而，
临床上高达
85%
接受铂类化疗的患者会出现化疗诱导的周围神经病变，表现为手脚麻木、刺痛、灼烧感甚至剧烈疼痛。
这种神经毒性不仅严重降低患者生活质量，还常常导致化疗剂量减量甚至提前终止治疗，直接影响抗癌效果。问题的核心在于
，
为什么一种主要针对快速分裂细胞的药物，会杀死早已退出细胞周期的终末分化神经元？
近日，来自美国国家癌症研究所
（
NCI
）
的
Andre
´
Nussenzweig
团队在
Cell
杂志上发表了一篇题为
DNA repair drives cisplatin-induced neuronal death
的文章，他们
阐明了分裂后神经元修复顺铂所致
DNA
损伤的具体机制，并发现一个反常现象：核苷酸切除修复通路
（
NER
）
反而会造成分裂后细胞死亡，根源在于修复过程会耗尽细胞内有限的脱氧核苷三磷酸（
dNTP
）。
通过药物干预或基因手段补充脱氧核苷三磷酸后，神经元对顺铂的耐受性显著提升，同时顺铂处理小鼠的神经病变症状也得到缓解。综上，
补充核苷类物质可作为一种新策略，用于保护患者，减轻化疗药物对分裂后组织造成的毒副作用。
该团队首先采用
EdU
标记结合流式细胞术和单细胞
SAR-seq
手段实现在终末分化的神经元中
DNA
修复的可视化，观察到在顺铂处理后的前
7
小时，修复优先集中在高表达基因的转录链上，而到了
17-24
小时，修复信号从基因体消失，转而出现在非转录的基因间区。按照常理来说，
NER
缺陷
（如
XPA
、
XPG
突变）
通常导致对铂类药物高度敏感，因为细胞无法清除损伤。该团队对比了野生型
/ NER
缺陷小鼠原代皮层神经元
对
5-20
μM
顺铂的处理结果
，竟发现
NER
缺陷神经元对顺铂表现出显著抵抗，生存率远高于野生型。为了确认
TC-NER
和
GG-NER
在其中的贡献，该团队分别敲除
CSB
（
TC-NER
关键因子）
和
XPC
（
GG-NER
关键因子）
，发现
TC-NER
占修复的主导地位，但
GG-NER
的存在才是致命的关键。
当
TC-NER
消耗大量
dNTP
后，
GG-NER
因原料不足而无法完成修复，产生大量修复中间体——最终演变为
DNA
双链断裂。
与分裂细胞相比，终末分化神经元为了维持基因组稳定性，严格限制
dNTP
合成
。检测
结果显示，
由
诱导多能干细
胞
（
iPSC
）
分化而来的谷氨酸能神经元
（
i³Neurons
）
的
dNTP
水平较
iPSCs
低约
10
倍
，
顺铂处理后进一步下降
，伴随
DNA
损伤信号不断累积。由于
dNTP
不能直接跨膜，
该
团队向培养基中添加四种脱氧核苷
（
dN
：
dA
、
dG
、
dC
、
dT
）
，细胞通过
脱氧核苷激酶
将其磷酸化为
dNTP
。
结果显示
dN
补充几乎完全逆转了顺铂诱导的神经元死亡
。
SAMHD1
是一种磷酸水解酶，在调控细胞内
dNTP
储备方面发挥关键作用，在
i³Neurons
中敲低
SAMHD1
或在小鼠原代皮层神经元中敲除该基因，可提升胞内
dNTP
水平
【
3, 4
】
。该团队发现
敲低
SAMHD1
使
i3Neurons
对顺铂的抵抗增强，原代
SAMHD1
-/-
小鼠皮层神经元同样表现出更高的生存率。
此外，他们还采取了另外两种遗传学策略上调
dNTP
水平，其一是
过表达
RRM2B
（
RRM2B
是
RNR
的小亚基，负责非分裂细胞中的
dNTP
从头合成
）
，可
增强
i³Neurons
的
顺铂抵抗，而敲低则加重敏感性
；其二是
Vpx
（
可诱导
SAMHD1
降解
）
处理
i3Neurons
，细胞获得更强的顺铂抵抗能力。
为了确认上述结果能否在体内重现，
他们
构建了
顺铂诱导周围神经病变的小鼠模型：每日腹腔注射
1.5 mg/kg
顺铂，连续
5
天，用
von Frey
纤维丝检测机械性痛觉超敏。野生型小鼠在顺铂处理第
3
天和第
5
天出现显著的机械性痛觉超敏
（对低强度刺激产生退缩反应）
，
SAMHD1
-/-
小鼠在第
3
天和第
5
天的机械性退缩阈值分别比野生型高约
2
倍和
3
倍，神经病变症状显著减轻
，
停止
处理
后，
SAMHD1
-/-
小鼠的恢复速度也快于野生型
。
此外，
他们还
利用
EdU
标记技术，直接在小鼠
背根神经节
中观察到了神经元对顺铂损伤的修复，证实了体外发现的体内相关性。
综上，
这项工作证明
dNTP
池限制可能是终末分化神经元对
DNA
损伤药物的脆弱点，为开发
SAMHD1
抑制剂用于预防化疗神经病变提供了强有力的遗传学和机制学支持。
