Selective ATM inhibition augments radiation-induced inflammatory signaling and cancer cell death
一、研究背景
肿瘤放射治疗是癌症治疗的重要手段之一，但其疗效常受限于肿瘤细胞对辐射的抵抗性以及对周围正常组织的损伤。因此，寻找能够增强肿瘤细胞对辐射敏感性并减少对正常组织损伤的策略具有重要的临床意义。
ATM（Ataxia Telangiectasia Mutated）是一种关键的 DNA 损伤修复蛋白，在细胞应对 DNA 双链断裂（DSB）中发挥着核心作用。抑制 ATM 活性被认为是一种潜在的策略，可以增强肿瘤细胞对辐射的敏感性，同时减少对正常组织的损伤。
基于上述背景，本研究深入探讨了选择性 ATM 抑制剂 M4076 和 M3541 对辐射诱导的 DNA 损伤修复、细胞周期调控以及炎症信号的影响，旨在为肿瘤放射治疗提供新的视角和策略。
二、研究方法
（一）细胞系与培养条件
研究中使用了多种人类癌细胞系，包括 A549（肺癌）、A375（黑色素瘤）、RKO（结直肠癌）、HT1080（纤维肉瘤）和 HeLa（宫颈癌）等。这些细胞系分别在含有 10% 胎牛血清的 RPMI 1640 培养基（A549、A375、RKO、HT1080）或 DMEM 培养基（HeLa）中，于 37℃、5% CO₂的培养箱中培养。
（二）药物处理与辐射照射
实验中，细胞在增殖状态下分别暴露于不同浓度的 ATM 抑制剂 M4076 或 M3541，并接受 5Gy 的辐射照射。辐射后，细胞继续培养以进行后续实验。
（三）实验方法
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ATM 自磷酸化检测 ：通过 MSD 技术检测细胞裂解液中 ATM 在丝氨酸 1981 位点的磷酸化水平，以评估 M4076 对 ATM 自磷酸化的抑制效果。
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γH2AX 焦点形成分析 ：利用免疫荧光染色法检测辐射后细胞内 γH2AX 焦点的形成情况，以评估 DNA 双链断裂的产生和修复。DAPI 用于核染色，63× 放大倍数下成像，10 μm 标尺。
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细胞周期分析 ：采用 BrdU 细胞周期分析试剂盒，结合流式细胞术，检测细胞在不同处理条件下的细胞周期分布情况。
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微核形成实验 ：通过免疫荧光染色法观察细胞在辐射和药物联合处理后微核的形成情况，DAPI 染色显示核和微核，γH2AX 焦点共染色以指示 DNA 损伤。
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基因表达分析 ：使用 qPCR 技术检测细胞在不同处理条件下与炎症反应相关的基因表达水平，包括 PD-L1、IFNB1、IFIT1、IFIT2、IFITM1、ISG15、MX1、IL-6、IL-1A、IL-1B、CCL5 和 CXCL10 等。
三、研究结果
（一）M4076 对 ATM 自磷酸化的抑制作用
研究发现，M4076 能够以剂量依赖性方式抑制辐射诱导的 ATM 自磷酸化。在 A549、A375 和 RKO 细胞中，当 M4076 浓度增加时，ATM 在丝氨酸 1981 位点的磷酸化水平显著降低，表明 M4076 对 ATM 活性具有显著的抑制效果。
（二）M4076 与 M3541 对 DNA 损伤与修复的影响
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γH2AX 焦点形成 ：在 A549 细胞中，与单独辐射相比，联合使用 M4076 或 M3541 与辐射可显著增加细胞内 γH2AX 焦点的数量。这表明 ATM 抑制剂能够增强辐射诱导的 DNA 双链断裂的产生，并可能抑制其修复过程。
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细胞周期分析 ：在 A549 细胞中，联合使用 IR + M3541 处理后，细胞周期分布发生显著变化。具体表现为 G₂/M 期细胞比例增加，S 期细胞比例减少，表明 ATM 抑制剂联合辐射可能诱导细胞周期停滞，从而影响细胞增殖。
（三）M3541 对辐射诱导的微核形成的影响
在 p53 功能失调的 HeLa 细胞和 p53 正常的 HT1080 细胞中，联合使用 IR + M3541 处理后，微核形成率显著增加。这表明 ATM 抑制剂 M3541 能够增强辐射诱导的微核形成，进一步提示其对 DNA 损伤修复的抑制作用。
（四）M4076 对炎症信号的影响
M4076 与辐射联合处理能够显著增强多种癌细胞系中炎症信号相关基因的表达。例如，在 A549、A375、HT1080 等 p53 正常的细胞系以及 A549 p53-null、H1299、HeLa 等 p53 缺陷的细胞系中，联合处理后 PD-L1 表达水平显著上调，同时 IFNB1、IFIT1、IFIT2、IFITM1、ISG15、MX1、IL-6、IL-1A、IL-1B、CCL5 和 CXCL10 等炎症相关基因的表达也发生显著变化。
四、研究意义
本研究深入探讨了选择性 ATM 抑制剂在增强辐射诱导的 DNA 损伤、细胞周期调控以及炎症信号方面的潜在作用。研究结果表明，ATM 抑制剂联合辐射治疗能够显著增强肿瘤细胞的 DNA 损伤反应，诱导细胞周期停滞，并激活炎症信号通路，从而提高肿瘤细胞对辐射的敏感性。这一发现为肿瘤放射治疗提供了新的策略和思路，有望在临床实践中提高放射治疗的疗效并减少对正常组织的损伤。
五、未来研究方向
基于本研究的发现，未来的研究可以进一步拓展和深化，具体方向如下：
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深入探究 ATM 抑制剂联合辐射治疗的分子机制 ：进一步研究 ATM 抑制剂与辐射相互作用的具体分子机制，包括其对 DNA 损伤修复蛋白复合体的影响、对细胞信号转导通路的调控等，以更全面地理解其作用机制。
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优化 ATM 抑制剂的药物特性 ：开展药物化学研究，优化 ATM 抑制剂的药代动力学和药效学特性，提高其在体内的稳定性和生物利用度，降低潜在的副作用。
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开展临床前研究和临床试验 ：在动物模型中评估 ATM 抑制剂联合辐射治疗的疗效和安全性，为开展临床试验提供基础数据。同时，积极推进临床试验，验证其在癌症治疗中的实际效果。
综上所述，本研究为探索 ATM 抑制剂在肿瘤放射治疗中的应用提供了重要的实验依据和理论支持，具有重要的科学价值和潜在的临床应用前景。
| 名称 | 货号 | 规格 |
| V-PLEX Proinflammatory Panel1 (human) Kit (1 Plate) | K15049D-1 | 1Plate |
| V-PLEX Proinflammatory Panel1 (human) Kit (5 Plate) | K15049D-2 | 5Plate |
| V-PLEX Proinflammatory Panel1 (human) Kit (25 Plate) | K15049D-4 | 25Plate |
| RNeasy Mini Kit (250) | 74106 | 250Test |
