Cell Death Differ丨靶向NSUN6-m5C-PEXs轴打破骨肉瘤顺铂耐药的正反馈循环

骨肉瘤（Osteosarcoma）是儿童和青少年中最常见的原发性恶性骨肿瘤。尽管以顺铂（Cisplatin）为核心的高强度联合化疗（如MAP方案）显著提高了生存率，但耐药性问题依然突出，约30-40%的患者对一线化疗反应不佳或最终复发，成为临床治疗的重大挑战。深入解析骨肉瘤耐药机制并寻找新的增敏靶点，对于改善患者预后至关重要。

RNA甲基化修饰，包括5-甲基胞嘧啶（m5C），是重要的转录后调控机制，通过影响RNA稳定性、翻译和定位等过程，在肿瘤发生发展及耐药中扮演关键角色。NOP2/Sun RNA甲基转移酶家族成员6（NSUN6）是催化mRNA发生m5C修饰的关键酶之一，但其在骨肉瘤化疗耐药中的具体作用和机制尚不明确。

近日，哈尔滨医科大学杨磊教授和袁野教授团队在Cell Death & Differentiation杂志上发表了题为MARCH8/NSUN6/ROS-mediated DNA damage positive feedback loop regulates cisplatin resistance in osteosarcoma的研究论文。该研究揭示了NSUN6在骨肉瘤顺铂耐药中的核心作用，并阐明了一个由E3泛素连接酶MARCH8、NSUN6、活性氧（ROS）介导的DNA损伤以及过氧化物酶体生物合成因子PEX1/PEX3共同构成的精妙正反馈调控环路。

研究发现，与正常骨组织或骨髓间充质干细胞相比，骨肉瘤组织和细胞系中NSUN6的表达水平显著升高，且高表达NSUN6与患者不良预后密切相关。功能实验表明，敲低NSUN6可显著抑制骨肉瘤细胞在体内外的增殖能力并诱导凋亡。

深入机制解析揭示了这一调控环路的精妙之处。研究人员发现膜相关RING-CH型指蛋白8（MARCH8）作为E3泛素连接酶，能够与NSUN6相互作用，催化其蛋白第271位和第462位赖氨酸残基发生K48连接的多聚泛素化修饰，进而通过蛋白酶体途径促进NSUN6的降解。骨肉瘤组织中MARCH8与NSUN6的表达呈负相关，且MARCH8高表达预示更好的患者生存。NSUN6的下调导致其靶基因——过氧化物酶体生物合成因子1和3（PEX1和PEX3）的mRNA上的m5C修饰水平降低。这削弱了m5C“阅读器”蛋白YBX1与PEX1/PEX3 mRNA的结合能力，进而导致这两种mRNA的稳定性下降，PEX1和PEX3蛋白表达减少。PEX1和PEX3是过氧化物酶体生物合成的关键因子，它们的缺失导致过氧化物酶体合成障碍和过氧化物酶体内关键抗氧化酶——过氧化氢酶（CAT）的蛋白水平下降。CAT表达的降低削弱了细胞清除过氧化氢（H₂O₂）的能力，导致细胞内及线粒体内活性氧（ROS）水平显著升高。过量的ROS会诱发DNA损伤。DNA损伤是顺铂杀伤肿瘤细胞的主要机制之一，因此ROS累积和DNA损伤的增加共同增强了骨肉瘤细胞对顺铂的敏感性。

本研究的点睛之笔在于发现升高的ROS水平或NSUN6下调本身引发的DNA损伤，能够动态地增强MARCH8与NSUN6之间的相互作用。这进一步促进了MARCH8对NSUN6的泛素化修饰和降解，从而形成一个自我放大的正反馈环路：MARCH8介导的NSUN6降解导致PEX1/PEX3和CAT减少，引发ROS累积和DNA损伤，而ROS/DNA损伤又反馈性地增强MARCH8对NSUN6的降解，使细胞维持在对顺铂敏感的状态。

实验验证了这一环路的关键环节及其治疗潜力。敲低NSUN6可显著增强多种骨肉瘤细胞系对顺铂的敏感性，而过表达NSUN6则能抵抗顺铂诱导的DNA损伤并促进细胞存活。值得注意的是，敲低PEX1或PEX3，或者使用过氧化物酶体生物合成抑制剂NNC 55-0396，能够有效逆转NSUN6过表达所赋予的促增殖和耐药表型。在骨肉瘤移植瘤模型中，敲低NSUN6联合顺铂治疗相比单用顺铂或对照组，能更显著地抑制肿瘤生长、减小瘤体体积和重量，并增加肿瘤组织内的细胞凋亡、ROS水平和DNA损伤。同样，过表达NSUN6的肿瘤对顺铂耐药性增强，而这种耐药性可被NNC 55-0396所阻断，且NNC 55-0396与顺铂联用展现出协同抗肿瘤效应。

这项研究系统性地揭示了NSUN6在骨肉瘤顺铂耐药中的关键作用，并阐明了一个全新的“MARCH8-NSUN6-ROS-DNA损伤-PEX1/PEX3正反馈调控环路“。该环路的核心在于NSUN6的缺失通过破坏m5C-YBX1-PEX1/PEX3轴，损害过氧化物酶体功能，导致ROS累积和DNA损伤，从而增敏顺铂；而ROS/DNA损伤又反馈性地加强MARCH8对NSUN6的降解，形成闭环式调控。这不仅深化了对RNA m5C修饰在肿瘤耐药中功能的理解，更重要的是将过氧化物酶体生物合成、ROS稳态、DNA损伤响应与RNA表观修饰通过一个动态的正反馈环路整合起来，为理解骨肉瘤的耐药机制提供了全新的视角。研究结果表明，靶向破坏这一环路的关键节点，特别是靶向NSUN6本身或其介导的m5C-YBX1-PEX1/PEX3轴，有望成为克服骨肉瘤顺铂耐药、提高化疗疗效的新策略，为骨肉瘤患者带来新的希望。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41418-025-01544-1

制版人：十一

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