SLFN11在響應復制應激中的研究進展

[摘要] 施拉芬家族成員11（Schlafen 11，SLFN11）作為癌癥治療的關鍵分子，在參與DNA損傷應答、化學增敏、預測抗癌治療反應等方面展現出強大的活力。研究表明SLFN11作為單鏈DNA天然免疫的模式識別受體，在核仁應激中通過腫瘤蛋白53（tumor protein 53，p53）非依賴性的途徑直接誘導細胞凋亡，并參與調節腫瘤免疫微環境等新的生物學功能也逐漸被發現。隨著SLFN11多維度調控機制的進一步解析和臨床轉化研究的推進，SLFN11有望引領下一代精準抗癌策略的發展，為耐藥性或難治性腫瘤患者提供新希望。本文就SLFN11的結構、在復制應激和腫瘤免疫微環境中的作用及基因表達調控等作一綜述，為藥物靶點和臨床治療策略的選擇提供新方向。

[關鍵詞] 施拉芬家族成員11；復制應激；核仁應激；表達調控；免疫微環境

[中圖分類號] R730" """"[文獻標識碼] A """""[DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2025.21.027

惡性腫瘤的基礎治療包括DNA損傷化療（如鉑類、烷化劑、抗代謝藥、拓撲異構酶Ⅰ/Ⅱ抑制劑）和放射治療。雖然這些藥物的作用機制不盡相同，但均可激活S期的復制檢查點，通過單鏈DNA片段誘導復制叉減慢和停滯，從而在S期內損傷DNA，引起復制應激。為應對該致命復制應激，細胞進化出DNA損傷應答（DNA-damage response，DDR）檢測DNA損傷信號，并促進其修復，降低各種DNA損傷劑（DNA damaging agents，DDAs）對惡性腫瘤的殺傷作用。施拉芬家族成員11（Schlafen 11，SLFN11）是一種DNA/RNA解旋酶，是增強DDAs抗癌治療反應的一般靶點^[1]。SLFN11被首次發現可在復制應激中介導p53非依賴的細胞凋亡；闡明SLFN11在復制應激中的作用機制，對新興抗腫瘤靶點的發掘和臨床靶向藥物的研發具有重要意義。本文從SLFN11的結構、在復制應激和腫瘤免疫微環境中的作用及基因表達調控等方面展開綜述。

1 "SLFN11的結構與功能

SLFN11位于人類17號染色體，編碼的蛋白質組裝成二聚體定位于細胞核中。其結構包括N端核心結構域、M連接結構域和C端解旋酶結構域，見圖1。SLFN11的N端結構域具有核糖核酸酶（ribonuclease，RNase）活性，可高選擇性切割細胞Ⅱ型轉運RNA（transfer RNA，tRNA），如參與合成共濟失調毛細血管擴張癥和Rad3相關激酶（ataxia telangiectasia and Rad3-related kinase，ATR）及共濟失調毛細血管擴張癥突變蛋白等DNA修復反應蛋白的tRNA^[2]。該翻譯抑制主要通過密碼子使用特異性方式產生，SLFN11優先識別和降解稀有密碼子對應的tRNA，抑制基因表達^[3]。SLFN11的酶功能可能依賴磷酸化和去磷酸化調節。DDAs處理細胞可誘導SLFN11磷酸化的減少，表明去磷酸化可能與SLFN11增強細胞對DDAs的敏感度有關^[4]。SLFN11的C端是RNA/DNA解旋酶結構域，含有保守的Walker A/B基序及核定位信號。SLFN11可通過其解旋酶結構域與單鏈DNA結合。Walker B基序具有腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）酶活性，其ATP酶活性對介導DDAs誘導的細胞殺傷和復制阻斷是必需的。但SLFN11的C端ATP酶結構域被鎖定在非活性狀態，無法結合和水解ATP。因此，需特定的底物、額外的伴侶蛋白或修飾信號激活ATP酶活性^[5]。SLFN11 M結構域是一個含有高度保守的SWAVDL基序的接頭結構域，可能影響與核糖體的相互作用^[6]。其中，C端的Walker B基序（E669）、DNA結合位點K652、影響DNA結合的去磷酸化位點（S753）和N端的RNase位點（E209/E214）是其功能的核心點位^[7]。

2 "SLFN11在復制應激中的作用機制

復制過程中，DNA經常受外源性和內源性損傷的威脅，導致復制叉進程改變、保真度降低和不可逆的DNA雙鏈斷裂，該現象稱為廣義上的復制應激^[8]。近年來，由于SLFN11在復制應激中的關鍵作用，在癌癥中被廣泛研究。研究已證實SLFN11與ATR通路平行，作為響應復制應激的負性復制檢查點^[9]。另有研究證實SLFN11在復制應激中可誘導p53非依賴的細胞凋亡。系統闡述SLFN11在復制應激中的作用對新興靶點的選擇和藥物研發具有重要意義。

2.1 "抑制DNA損傷修復

復制蛋白A（replication protein A，RPA）是復制應激中招募的關鍵修復蛋白，可與單鏈DNA（single-stranded DNA，ssDNA）緊密結合形成RPA-ssDNA復合物，啟動同源重組修復。SLFN11通過其C端結構域與RPA1相互作用，并以RPA1依賴性方式被招募至DNA損傷位點，破壞RPA-ssDNA復合物的穩定性，抑制免疫檢查點的維持和同源重組修復^[10]。ATR是一種絲/蘇氨酸激酶，可感知DNA復制過程中的異常，如ssDNA的產生，進而激活其下游的細胞周期檢查點激酶1（checkpoint kinase 1，CHK1）等蛋白，啟動S期檢查點，修復DNA損傷并維持基因組穩定^[11]。SLFN11依賴其N端結構域的RNase活性選擇性切割和降解細胞Ⅱ型tRNA，對UUA密碼子使用頻率高的ATR蛋白具有極高的翻譯抑制敏感度^[12]。Onji等^[13]研究表明SLFN11在復制應激中可增加ssDNA間隙；ssDNA間隙的積累耗竭RPA池，造成基因組的不穩定^[14]。

2.2 "誘導復制阻滯，破壞復制塊穩定性

一項關于范科尼貧血的研究證實，SLFN11可阻礙復制叉保護因子RAD51在停滯的復制叉處結合，破壞新生DNA束的穩定性，導致雙鏈斷裂修復核酸酶MRE11和DNA復制解旋酶/核酸酶2降解停滯的復制叉^[15]。不僅如此，SLFN11一方面可通過RPA1與復制解旋酶微染色體維持復合物成分3及處于復制應激中的染色質結合，誘導染色質跨復制位點的開放并引起不可逆的復制阻滯^[16]。另一方面，其C端結構域可與CUL4泛素連接酶復合物的銜接分子損傷特異性DNA結合蛋白1結合，引起染色質許可和DNA復制因子1的降解，阻斷復制起始的晚期階段^[17]。此外，Murai等^[18]研究發現在復制應激過程中，SLFN11可增加全基因組染色質的可及性并激活即刻早期基因，這些基因包括JUN、FOS、EGR1、NFKB2、ATF3及細胞周期停滯基因CDKN1A和GADD45。即刻早期基因的激活可能引發復制阻滯毒性。

2.3 "核糖體功能抑制和凋亡誘導

傳統觀點認為復制應激發生時主要通過激活腫瘤抑制蛋白p53誘導細胞凋亡。但荷蘭癌癥研究所的研究發現SLFN11可通過一種p53非依賴性的途徑響應復制應激并誘導細胞凋亡。在復制應激條件下，SLFN11依賴其N端的RNase活性選擇性降解編碼稀有亮氨酸的tRNA，導致核糖體在UUA密碼子處翻譯停滯。停滯的核糖體可觸發核糖體毒性應激信號，激活一般控制非抑制性激酶2（general control nonderepressible 2，GCN2）。GCN2進一步磷酸化真核生物翻譯起始因子2α，引發全局翻譯關閉。與此同時，這種應激信號還通過激活ZAKα蛋白激酶-絲裂原活化蛋白激酶4/7-c-Jun氨基末端激酶通路，最終誘導線粒體凋亡^[19]。

核糖體的生物合成過程（ribosome biogenesis，RiBi）主要在核仁內完成。核糖體數目的增加、異常的核糖體生物合成狀態及核仁的大小、數量和形態的改變是癌細胞的特征。當rRNA的合成和加工受抑制時，核糖體的生物合成過程受到損害，導致細胞衰老、細胞周期阻滯和細胞凋亡，觸發“核仁應激”^[20]。在復制應激的條件下，SLFN11通過抑制新生rRNA合成和損害RiBi抑制整體翻譯，耗盡短半衰期抗凋亡蛋白，尤其是髓樣細胞白血病-1（myeloid cell leukemia-1，MCL-1）蛋白。MCL-1是B淋巴細胞瘤-2家族的一種抗凋亡蛋白。MCL-1以水平依賴方式抑制凋亡，其表達水平的降低進一步激活p53非依賴性細胞凋亡^[7]。

3" SLFN11的表達調控

多種DDAs的治療敏感度與SLFN11的高表達呈正相關，故SLFN11可作為預測抗癌治療反應的生物標志物。但約50%的腫瘤細胞系不表達SLFN11^[21]。研究表明SLFN11的表達主要受表觀遺傳和轉錄水平的調控，因此靶向表觀遺傳和轉錄或許可逆轉SLFN11缺陷型腫瘤患者中SLFN11的表達。值得注意的是，聯合治療策略和基因治療也有望破除SLFN11陰性患者的治療困境。

3.1" 表觀遺傳調控

許多表觀遺傳調控方式被證實可抑制SLFN11表達，如啟動子甲基化、組蛋白脫乙酰化和多硫阻遏復合物依賴的組蛋白甲基化等。啟動子的高甲基化約占不表達SLFN11細胞系的1/2，是SLFN11最常見的一種表觀遺傳改變。一項關于小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）的全基因組DNA甲基化分析表明，SLFN11啟動子甲基化的增加與SLFN11的表達和SCLC細胞系對DDAs的耐藥性呈顯著負相關^[22]。研究證實組蛋白去乙酰化抑制劑恩替司他可增加順鉑和SN-38（伊利替康的活性藥物形式）耐藥的髓母細胞瘤細胞系中SLFN11的表達^[23]。組蛋白賴氨酸N-甲基轉移酶（histone-lysine N-methyltransferase enzyme，EZH2）可沉默SCLC中SLFN11的表達，體外抑制EZH2可恢復SLFN11表達并防止化療耐藥的出現^[24]。

3.2" 調節轉錄

通過查詢癌癥基因組圖譜（the cancer genome atlas，TCGA）數據庫獲知，與已報道的尤因肉瘤一樣，白血病細胞也是SLFN11 mRNA最高表達之一^[25]。研究顯示在白血病細胞中，JAK受體激酶（TYK2、JAK1和JAK2）的功能獲得性突變可激活ETS轉錄因子。ETS可結合SLFN11轉錄起始位點附近的結合域，并作為SLFN11的轉錄因子造成SLFN11的過表達。同時，SLFN11的表達可在mRNA和蛋白質水平上被JAK抑制劑（賽度替尼、魯索利替尼和托法替尼）抑制^[26]。

3.3" 聯合治療策略和基因編輯技術

為逆轉SLFN11陰性的癌細胞對DDAs的耐藥性，基于合成致死原理的聯合治療策略已成為克服因腫瘤內異質性而產生耐藥的一種重要途徑^[27]。其中，ATR/CHK1抑制劑選擇性靶向SLFN11陰性癌細胞的方法已被揭示是一種潛在的合成致死策略^[28]。因為SLFN11陰性的癌細胞主要通過ATR/CHK1途徑適應復制應激引起的變化。目前，多種ATR抑制劑已處于研發階段，包括Berzosertib（M6620）、Ceralasertib（AZD6738）、BAY1895344等^[29]。此外，最近一項基因組學研究的功能性分析指出，小鼠Slfn8和Slfn9與人類SLFN11具有相似的功能，可能是SLFN11的直系同源物。當人類細胞缺失SLFN11時，小鼠Slfn8和Slfn9可部分代替SLFN11的功能^[30]。因此，通過基因編輯技術，將SLFN11同源的Slfn8和Slfn9精準投送至SLFN11缺陷的腫瘤細胞可能是一種有應用前景的治療方式。

4 "SLFN11在腫瘤免疫微環境中的作用

SLFN11是一種多功能蛋白，可影響腫瘤微環境中免疫細胞的功能和信號通路。Zhou等^[31]在原發性肝癌的研究中發現SLFN11與核糖體蛋白S4X物理結合并阻斷哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路，抑制肝癌的發生和轉移；其后續研究表明對免疫抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）有反應的腫瘤細胞中SLFN11的表達顯著上調，ICIs對血清SLFN11含量高的患者更有效。SLFN11缺陷的腫瘤細胞可顯著上調趨化因子C-C基序配體2（C-C motif chemokine ligand 2，CCL-2）的表達，并激活CCL-2/C-C基序趨化因子受體2信號通路，促進腫瘤相關巨噬細胞向免疫抑制性的M2型轉化，削弱ICIs的療效^[32]。一項免疫學研究發現細胞內的ssDNA可作為病原相關分子模式激活天然免疫反應，進一步研究證實SLFN11是其模式識別受體^[33]。該研究彌補單鏈DNA模式識別受體的空白，并提示SLFN11是先天免疫反應和相關抗腫瘤治療的重要靶點。

5 "小結與展望

很多癌癥具有起病隱匿、發展速度快的特點，被確診時已失去根治性手術切除的機會。化療、免疫治療和分子靶向治療等抗腫瘤綜合治療手段在中晚期惡性腫瘤患者的治療中具有重要的地位，可顯著延長患者的生存期，改善愈后。其中靶向藥物因其打擊腫瘤的精準性、高效性和聯合治療優勢，已成為臨床抗腫瘤綜合治療的優先選擇。SLFN11作為近年來癌癥研究的熱門分子，已證實其對抗病毒感染、響應復制應激和調節腫瘤免疫微環境等的突出作用，但關于SLFN11的研究仍存在大量空白。目前缺少大規模、多中心的前瞻性臨床試驗明確對SLFN11作為獨立生物標志物進行驗證。雖然有學者提出采用無創液體活檢的方式作為監測SLFN11水平的工具，但如何縱向連續監測SLFN11的表達仍是目前存在的困境^[34]。此外，靶向SLFN11設計的藥物仍處于研究的早期階段，尚未有獲批上市的藥物；且SLFN11在腫瘤微環境中表達的意義也尚不明確，研究報道亦較少。針對SLFN11缺陷型的腫瘤患者，靶向表觀遺傳和轉錄的小分子激動劑有望作為克服化療耐藥的理想選擇。新型的聯合治療策略和同源基因替代治療有望為SLFN11陰性的腫瘤患者提供治療上的突破口。綜上，SLFN11的相關研究仍需系統性闡明并加以驗證才能更好地服務于臨床。筆者認為根據SLFN11的功能特點，研發新穎的靶向藥物和臨床治療策略有望為癌癥患者，尤其是p53基因缺陷型癌癥患者提供新的治療途徑。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2025–03–16）

（修回日期：2025–07–04）