NatMedVpx蛋白靶向SAMHD1
作者：于艺晞鲍佳茜智仁勇
背景介绍
阿糖胞苷（ara-C）是目前治疗急性骨髓性白血病（AML）最具活性的药物，它可以与蒽环类药物联合使用对AML患者进行化疗。Ara-C通过使AML母细胞积聚活性代谢产物三磷酸ara-C（ara-CTP）造成细胞DNA损伤来发挥作用。与ara-C相关的已知转运蛋白或代谢酶表达水平的差异仅部分解释了AML母细胞中患者特异性的ara-CTP积累差异以及对ara-C治疗的反应。
年NikolasHerold团队在NatureMedicine期刊上发表了一篇名为TargetingSAMHD1withtheVpxproteintoimprovecytarabinetherapyforhematologicalmalignancies”的文章。作者证实了dNTP三磷酸水解酶SAM域和HD域1（SAMHD1）能够促进细胞内ara-CTP池的解毒。重组SAMHD1在体外表现出ara-CTPase活性，而通过猿猴免疫缺陷病毒（SIV）蛋白Vpx处理能使SAMHD1表达瞬时降低的细胞对ara-C诱导的细胞毒性更为敏感。作者通过一系列实验验证了SAMHD1的表达水平决定了患者对ara-C的敏感性，且提供了Vpx靶向SAMHD1可能是在血液系统恶性肿瘤中增强ara-C疗效的治疗策略。
主要内容
1.SAMHD1作为ara-CTP酶可保护细胞免受ara-CTP错误掺入DNA的侵害
作者纯化重组人SAMHD1并验证其活性，表明ara-CTP是SAMHD1的底物而不是变构活化剂，与细胞内功能一致。通过分析个造血系统和淋巴组织来源的细胞系发现SAMHD1的表达水平与低ara-C敏感性呈正相关。为进一步研究SAMHD1水解ara-CTP是否具有生物学相关性，作者测量了SAMHD1耗尽的细胞对ara-C的细胞毒性影响。SIV辅助蛋白Vpx可以靶向人SAMHD1进行蛋白酶体降解，能够快速短暂的降低SAMHD1蛋白水平，使用病毒样颗粒（VLP）可以实现Vpx传递。用增加量的Vpx-VLP治疗AML细胞系降低了ara-C的半数最大有效浓度（EC50）值。使用CRISPR–Cas9敲除SAMHD1的双等位基因同样导致ara-C的EC50值降低，且在敲除SAMHD1再表达SAMHD1，使ara-C的EC50值升高。
以上结果表明ara-CTP水平升高使ara-CTP掺入DNA的增强，可能造成ara-C在SAMHD1缺陷型细胞中细胞毒性增加。为验证这一观点，使用同位素标记的3H-ara-C处理SAMHD1表达/敲除的THP1细胞系并检测其产生的3H-ara-CTP，发现SAMHD1敲除后总3H-ara-CTP水平和DNA中3H-ara-CTP水平均升高，且DNA合成减少。用ara-C处理24小时后，DNA受到强烈破坏、细胞周期停滞并且出现凋亡信号，而SAMHD1的存在降低了这些细胞效应。
2.体内/体外实验验证SAMHD1表达降低AML细胞对ara-C的敏感性
作者用ara-C治疗SAMHD1表达/敲除的AML小鼠模型，发现SAMHD1敲除后肿瘤体积缩小、生存期延长，但小鼠体重和肿瘤的形态学、组织学等检查并无差异。向尾静脉注射SAMHD1-或SAMHD1+的HL-60细胞模拟白血病的全身扩散，ara-C治疗后发现SAMHD1-的小鼠临床症状较轻、生存期更长。作者用含有（X）或缺乏（dX）Vpx的VLP处理AML细胞，发现Vpx处理后SAMDH1表达显著降低并且导致对ara-C的敏感性的提高。
3.SAMHD1表达水平与AML患者对ara-C疗效有关。
为了测试SAMHD1表达与对ara-C的治疗反应的相关性，作者回顾性分析了患有新发AML的成年人的癌症基因组图谱（TCGA）队列，以及患有AML的儿童的TARGET队列。将两队列分为SAMHD1低组和SAMHD1高组，发现在较短时间内SAMDH1低组的AML病人无事件生存期EFS和总生存期OS都明显较长。
综上所述
ara-C处理可以形成ara-CTP，后者可以通过破坏DNA合成抑制AML发生。SAMDH1具有dNTP水解酶活性，可以水解活性代谢产物ara-CTP来限制ara-C细胞毒性，抑制ara-C发挥作用。Vpx可以降低SAMDH1的表达进而增加AML细胞对ara-C的敏感性，这为临床治疗AML提供新思路。
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