Nature子刊 | 源井生物CRISPR文库助力揭示食管鳞状细胞癌顺柏耐药核心机制

引言

食管鳞状细胞癌（ESCC）恶性程度高，顺铂（DDP）为临床核心化疗药物，但原发/获得性耐药极大限制疗效，是患者预后不佳的关键原因。然而，目前ESCC顺铂耐药及肿瘤免疫抑制的分子机制尚未完全阐明。广州中山大学第六附属医院廖洪映团队等人在Cell Death & Disease发表最新研究，他们借助 CRISPR全基因组筛选鉴定出PHKG2是调控ESCC顺铂耐药的关键激酶； 明确PHKG2诱导巨噬细胞向M2型极化、形成免疫抑制微环境的分子机制；同时验证PHKG2抑制剂普纳西布（prexasertib）可增敏顺铂疗效，为ESCC克服化疗耐药、开发联合治疗方案提供全新靶点与实验依据。源井生物为该研究提供人CRISPR全基因组敲除文库（货号：LIBR-H002AB-LV1000），助力揭示食管鳞状细胞癌顺铂耐药核心机制。

图 1 PHKG2/IGF2BP3/CXCL8信号轴调控ESCC顺铂耐药与微环境重塑的机制模式图

研究背景

食管鳞癌是高发恶性肿瘤，顺铂为主的化疗方案应用广泛，但耐药问题普遍存在。蛋白磷酸化、RNA m⁶A修饰、液-液相分离均参与肿瘤化疗抵抗与微环境重塑。PHKG2是磷酸激酶家族成员，既往研究提示其与肿瘤代谢、铁死亡相关，但在ESCC顺铂耐药及肿瘤免疫中的作用尚不明确；IGF2BP3作为经典m⁶A阅读蛋白，可通过稳定靶mRNA介导化疗耐药，二者的调控关系及下游效应通路仍有待解析，亟需挖掘完整信号轴以破解ESCC治疗困境。

研究路线

• 多组学联合筛选，确定PHKG2为ESCC顺铂耐药核心基因；
• 体内外实验验证PHKG2促进顺铂耐药与肿瘤恶性表型；
• 明确PHKG2磷酸化IGF2BP3（T225/T306位点）并抑制其泛素化降解；
• 证实该磷酸化调控IGF2BP3液-液相分离，以m⁶A依赖方式稳定CXCL8 mRNA；
• 验证CXCL8介导巨噬细胞M2极化，构建免疫抑制微环境；
• 筛选prexasertib为PHKG2抑制剂，在PDO、PDX模型中验证其逆转耐药的效果。

主要结果

• 多组学联合筛选，证实PHKG2与ESCC顺铂耐药及不良预后密切相关

  研究团队通过 CRISPR敲除文库、顺铂耐药细胞转录组、化疗响应差异临床样本 三组数据交集分析，筛选得到候选基因 PHKG2 。顺铂可诱导PHKG2表达上调，耐药细胞中PHKG2持续高表达。临床样本显示，PHKG2高表达患者肿瘤分化差、淋巴结转移率高，对顺铂化疗响应率更低，总生存期与无病生存期显著缩短，多因素回归证明PHKG2是ESCC独立预后危险因素。

  

  图1. 通过对DDP耐药细胞及患者样本进行CRISPR筛选与转录组分析，确定PHKG2是ESCC中DDP耐药性的候选驱动基因

• PHKG2在体内外显著增强ESCC顺铂耐药、促进肿瘤增殖

  细胞实验表明，PHKG2过表达会提升顺铂半数抑制浓度，促进细胞增殖、拮抗顺铂诱导的细胞凋亡；敲低/敲除PHKG2则可恢复细胞药物敏感性。裸鼠移植模型进一步证实，敲除PHKG2联合顺铂治疗后，肿瘤生长受到显著抑制，细胞增殖减少、凋亡增多，体内耐药表型被逆转。

  

  图 2 PHKG2在体外和体内均能促进DDP耐药性

• PHKG2磷酸化IGF2BP3的T225/T306位点，抑制其泛素化降解

  质谱与Co-IP证实PHKG2与IGF2BP3直接结合并共定位。PHKG2可提升IGF2BP3蛋白水平，但不影响其转录；进一步鉴定出PHKG2的磷酸化位点为IGF2BP3的T225、T306。该磷酸化修饰可阻碍 CHIP介导的泛素化过程， 减少IGF2BP3蛋白酶体降解；双位点突变后IGF2BP3泛素化水平显著升高、蛋白半衰期缩短。

  

  图 3 PHKG2通过在IGF2BP3的T225和T306位点进行磷酸化，从而稳定IGF2BP3蛋白

• PHKG2-IGF2BP3轴以m⁶A及相分离方式上调CXCL8

  IGF2BP3作为m⁶A阅读蛋白，可识别并结合带有m⁶A修饰的CXCL8 mRNA。PHKG2介导的IGF2BP3磷酸化，能够增强其液-液相分离能力，进一步稳定CXCL8转录本，提升CXCL8表达；抑制m⁶A修饰或破坏IGF2BP3相分离后，CXCL8的表达水平随之降低。

  

  图 4 PHKG2与IGF2BP3以m⁶A依赖性方式调控CXCL8的表达

• PHKG2/CXCL8轴诱导巨噬细胞M2极化，形成免疫抑制微环境

  PHKG2通过上调CXCL8分泌，诱导巨噬细胞向促癌M2表型极化，造成肿瘤内CD8⁺ T细胞功能受抑、抗肿瘤免疫减弱。使用CXCL8受体拮抗剂可逆转该效应，证明CXCL8是连接耐药与免疫抑制的关键下游分子。

  

  图 5 PHKG2在ESCC细胞中的高表达与巨噬细胞的M2极化密切相关

• 靶向PHKG2可逆转耐药，prexasertib为有效候选药物

  体外结合实验证实 prexasertib可靶向结合PHKG2。在患者类器官（PDO）和异种移植（PDX）模型中，单用该药物即可抑制肿瘤增殖，与顺铂联合使用可产生显著协同效果，具备临床转化潜力。

研究意义与创新点

• 机制创新： 首次建立PHKG2-IGF2BP3-CXCL8完整信号轴，串联蛋白磷酸化、液-液相分离、m⁶A RNA修饰三大调控方式，解析ESCC顺铂耐药新机制；
• 免疫新发现： 阐明PHKG2不仅调控化疗耐药，还通过CXCL8重塑肿瘤巨噬细胞表型，介导免疫抑制，打通耐药与免疫逃逸的关联；
• 靶点价值： 证实PHKG2可作为ESCC预后标志物与治疗靶点，其表达水平可预判顺铂化疗响应；
• 转化创新： 发现已临床应用的prexasertib可靶向PHKG2、逆转顺铂耐药，无需重新研发新药，可快速推进联合治疗临床试验。

文章小结

本研究发现激酶PHKG2是食管鳞癌顺铂耐药与免疫抑制微环境的核心驱动因子。PHKG2通过磷酸化IGF2BP3的T225/T306位点，抑制其泛素化降解并增强液-液相分离能力；IGF2BP3以m⁶A依赖方式稳定CXCL8 mRNA，提升CXCL8分泌水平。CXCL8一方面介导肿瘤细胞顺铂耐药，另一方面诱导巨噬细胞向M2型极化、抑制CD8⁺ T细胞功能，形成双重促癌效应。靶向PHKG2的药物prexasertib可有效逆转耐药、抑制肿瘤进展，为食管鳞癌克服化疗抵抗、开展化疗联合靶向/免疫治疗提供了坚实的理论与临床前依据。

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