肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一，其中非小细胞肺癌(NSCLC)占据了绝大多数病例。尽管治疗手段不断进步，但患者预后仍不理想，尤其对于携带特定基因突变的患者。肿瘤抑制蛋白p53在超过50%的NSCLC病例中发生突变，其失活会导致基因组不稳定性和治疗抵抗。与此同时，BCL-2家族成员BOK（BCL-2 related ovarian killer）在多种癌症中表达下调，包括NSCLC，且与患者不良预后相关。传统上，BOK被认为主要参与调控细胞凋亡，但近年研究发现其还具有不依赖于凋亡的功能，特别是在核苷酸代谢方面的作用。
研究人员前期发现BOK能够与尿苷酸合成酶(UMPS)相互作用并增强其活性，从而促进尿苷酸(UMP)的合成。尿苷酸是嘧啶核苷酸合成的关键前体物质，其代谢失衡可能导致DNA复制压力和基因组不稳定性。然而，BOK缺失如何影响p53缺陷型肺癌细胞的生物学行为，以及这种影响能否被 therapeutic 干预所利用，仍是未解之谜。
本研究旨在阐明BOK缺失在p53缺陷背景下对NSCLC细胞DNA损伤反应的影响，并探索靶向ATR（ataxia telangiectasia and rad3-related）通路的治疗潜力。研究成果发表在《CELL DEATH AND DIFFERENTIATION》期刊上。
研究采用的主要技术方法包括：利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在A549人肺腺癌细胞和KRASG12D 驱动的小鼠NSCLC细胞模型中敲除BOK和/或TP53基因；通过免疫共沉淀验证BOK与UMPS的相互作用；使用彗星实验和γH2AX免疫荧光染色定量DNA损伤水平；通过PrestoBlue细胞活性检测、流式细胞术和集落形成实验评估细胞增殖和存活率；应用HIV-TAT穿膜肽技术进行功能挽救实验。
BOK缺陷改变核苷酸代谢并激活p53介导的增殖调控
研究人员首先构建了p53野生型和p53缺陷型的A549细胞模型以及KRASG12D 驱动的小鼠NSCLC细胞模型，并通过CRISPR/Cas9技术敲除BOK基因。结果显示，在p53功能正常的情况下，BOK缺失导致细胞增殖显著减缓，而这种效应在p53同时缺失的细胞中完全消失。补充尿苷酸(UMP)和胞苷酸(CMP)能够恢复BOK缺失细胞的生长速率，表明BOK通过调控UMPS活性影响核苷酸代谢，进而影响细胞增殖。
BOK/p53双重缺陷增加NSCLC细胞对ATR抑制诱导的DNA损伤的敏感性
彗星实验和γH2AX染色结果显示，在p53功能正常的细胞中，BOK缺失并未引起显著的DNA损伤增加。然而，在p53缺陷的背景下，BOK缺失导致基线DNA损伤水平显著升高。使用穿透性TAT-BOK-BH3肽（而非不能与UMPS结合的突变型BH3(AAA)肽）能够逆转这一现象，证实BOK通过其BH3结构域与UMPS的相互作用维持基因组稳定性。
BOK/p53双重缺陷在ATR抑制下产生合成致死效应
研究人员使用特异性ATR抑制剂ceralasertib(AZD6738)处理不同基因型的细胞。结果显示，在p53缺陷的细胞中，BOK缺失使细胞对ATR抑制更加敏感。ceralasertib处理导致BOK/p53双重缺陷细胞中DNA损伤标志物γH2AX水平急剧升高，细胞存活率显著下降，集落形成能力严重受损。这种合成致死效应在人和小鼠两种NSCLC模型中都得到验证。
研究结论与讨论部分强调，BOK缺失通过降低UMPS活性导致尿苷酸合成不足，引起核苷酸池失衡和低水平DNA损伤。在p53功能正常的情况下，这种损伤会激活p53介导的细胞周期阻滞和DNA修复。然而，在p53缺陷的肿瘤细胞中，DNA损伤持续积累，使细胞更加依赖ATR等替代性DNA修复通路。本研究首次揭示了BOK/p53双重缺陷与ATR抑制之间的合成致死相互作用，为p53突变且BOK表达降低的NSCLC患者提供了新的治疗思路。鉴于p53突变在肺癌中的高发性，以及BOK在晚期NSCLC中经常下调的现象，该研究为临床探索ATR抑制剂（单独或联合化疗）治疗这类肺癌亚型提供了理论依据。未来研究应进一步验证BOK表达水平能否作为ATR抑制剂疗效的预测生物标志物，并探索BOK在核苷酸代谢和基因组稳定性维护中的更广泛作用。
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