结直肠癌（CRC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一，每年导致约40万人死亡（Roshandel等人，2024年）。过去几十年里，欧洲、亚洲和北美的CRC发病率显著上升，尤其是在男性中（Siegel等人，2020年；Li等人，2024年）。尽管最近开发了多种治疗策略，但CRC患者的总体生存率仍不尽如人意。目前用于CRC的化疗药物包括5-氟尿嘧啶（5-FU），这是一种静脉注射的合成含氟嘧啶类似物（Ashique等人，2024年）。然而，对于无法治愈的转移性癌症患者来说，长期护理仍然很困难，而先天或后天获得的耐药性是治疗失败的重要因素（Rastin等人，2024年）。癌细胞中药物耐药性的机制包括药物转运蛋白表达的改变、对凋亡的抵抗、DNA修复机制的紊乱以及DNA损伤反应（DDR）途径的破坏。由于药物耐药性是癌症治疗中的主要挑战，最近的研究集中在阐明化疗耐药性的分子机制并开发能够恢复药物敏感性的新疗法（Blondy等人，2020年；Ashique等人，2024年）。其中一个重要机制是DDR的紊乱，DDR是一个复杂的系统，包括DNA修复、DNA损伤耐受性和细胞周期检查点控制，它在确保准确的DNA复制方面起着关键作用，从而支持细胞存活。DNA损伤的修复通过DDR途径完成，这对维持基因组完整性至关重要（Groelly等人，2023年）。
化疗会损伤染色体DNA，导致共济失调毛细血管扩张症突变型（ATM）和ATM-Rad3相关（ATR）蛋白激酶在细胞应激和DNA损伤时被激活。在恶性肿瘤中经常观察到DDR组分的异常，如ATM和p53的缺失/突变（Choi和Lee，2022年）。因此，正常细胞和癌细胞中的DNA修复信号可能存在差异，这可以利用来增强对癌细胞的杀伤作用，同时将毒性降到最低（Jiang等人，2021年）。
ATM和ATR激酶是DDR的主要调节因子。ATR-CHK1和ATM-CHK2通路在DNA损伤时被激活。ATR主要响应复制应激和单链DNA断裂，通过激活CHK1来在G2/M和G1/S检查点停止细胞周期（Pilié等人，2019年）。重要的是，ATR已被确定为癌细胞中的关键化疗耐药性介质，因为它通过促进DNA修复、稳定复制叉和防止凋亡来使肿瘤细胞能够在化疗引起的基因毒性应激下存活。最新证据表明DDR和PI3K/AKT信号通路之间存在功能性相互作用，两者都促进了癌细胞的存活。PI3K/AKT的激活可以提高DDR效率，而ATR信号反过来又可以促进PI3K/AKT的激活，形成一个促进存活的反馈循环，从而增强耐药性。破坏这种相互作用为提高肿瘤细胞对DNA损伤剂的敏感性提供了机会。
Gartisertib（M-4344）是一种竞争性和选择性的ATP依赖性ATR抑制剂，可阻断ATR-CHK1通路。M-4344对ATR的抑制迫使DNA受损的细胞在G2期提前进入M期，导致DNA修复不完全。结果，DNA受损的细胞无法成功完成分裂，反而会经历有丝分裂灾难（Cheng等人，2022年）。M-4344处理显著增加了活跃分裂细胞（如癌细胞）的凋亡（Zhu等人，2020年）。
此外，据报道ATR可以通过激活检查点反应和抑制凋亡来保护癌细胞免受包括5-FU在内的多种化疗药物的伤害。当暴露于DNA损伤药物时，耐药肿瘤细胞常常利用ATR信号通路来暂停细胞周期、修复亚致死性损伤并恢复增殖。抑制ATR会破坏这种保护机制，导致复制叉崩溃、DNA链断裂积累，最终导致细胞死亡。因此，将像M-4344这样的ATR抑制剂与传统化疗药物结合使用，是一种合理策略，可以有选择地针对耐药癌细胞，同时限制对正常细胞的毒性。
磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/AKT轴是主要的激活信号通路之一，在大约70%的癌症中存在失调（Zhu等人，2020年）。越来越多的证据表明，DDR网络与PI3K/AKT轴以及其他致癌信号通路存在功能性相互作用（Demel等人，2015年；Huang等人，2020年）。多项研究表明，将DDR和/或PI3K/AKT抑制剂与诱导复制应激和DNA损伤的传统治疗方法结合使用，可以增强抗癌效果。然而，这一领域的发现还不够充分。此外，我们还量化了ABCB1（MDR1）的表达和P-糖蛋白（P-gp）的活性，作为广泛药物耐药性的表型标志物以及可由包括PI3K/AKT在内的促存活信号通路调节的下游指标。尽管5-FU通常不被认为是P-gp的底物，但在耐药性结直肠癌模型中经常观察到ABCB1的上调，这可能反映了提高凋亡阈值和降低化疗反应性的全局应激适应机制。因此，除了ATR抑制（M-4344）外，我们还使用PI3K抑制剂LY294002从药理学角度探讨了PI3K/AKT的参与。
