鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma, NPC）的治疗主要依赖于放疗和顺铂（Cisplatin）基础的化疗，然而约30%的患者因获得性耐药而治疗失败，成为临床治疗的主要瓶颈。来自华中科技大学的研究团队发表于《Cell Death & Differentiation》（IF = 13.7）的相关研究揭示了一个全新的表观遗传调控轴：USP7/KDM5B/ZBTB16/TOP2A，通过调控鼻咽癌增殖及顺铂耐药的分子机制，明确了关键调控节点的功能及相互作用，为临床开发顺铂增敏策略提供了全新的理论依据和潜在靶点。鼠来宝生物为这项研究提供了BALB/c裸鼠。

1. 研究背景与意义

1.1 研究背景

鼻咽癌是一种具有地域特异性的恶性肿瘤，局部晚期患者的标准治疗方案为顺铂为基础的放化疗联合治疗。然而，约30%的患者会因获得性顺铂耐药导致治疗失败，这是目前鼻咽癌治疗面临的主要瓶颈。

近年来，表观遗传调控被证实与多种癌症的化疗耐药密切相关，且具有可逆性，为耐药逆转提供了潜在靶点。赖氨酸特异性去甲基化酶5B（KDM5B）可通过催化H3K4me2/3去甲基化调控基因表达，参与细胞干性、DNA 修复和肿瘤免疫等多种细胞过程，但它在鼻咽癌顺铂耐药中的作用及调控机制尚未明确。拓扑异构酶 Ⅱα（TOP2A）作为铂类化疗耐药的关键分子，其表达调控机制也有待进一步阐明。

1.2 研究意义

研究揭示了USP7/KDM5B/ZBTB16/TOP2A轴在鼻咽癌顺铂耐药中的核心调控作用，明确了KDM5B的上游稳定机制及下游信号通路，为临床开发鼻咽癌顺铂增敏治疗策略提供了新的分子靶点（如KDM5B、USP7），具有重要的理论价值和临床转化潜力。

2. 技术路线

(1) 候选基因筛选：通过生物信息学分析MSigDB、GSE118719、GSE53819数据库，筛选鼻咽癌中高表达的组蛋白甲基修饰酶，锁定核心分子KDM5B。

(2) KDM5B功能验证：体内外实验（细胞增殖、侵袭、凋亡、移植瘤模型）验证KDM5B对鼻咽癌进展及顺铂耐药的影响。

(3) 下游通路解析：通过RNA-seq、ChIP-Atlas预测结合实验验证，明确 KDM5B→ZBTB16→TOP2A 的调控链。

(4) 上游调控机制探索：利用UbiBrowser 预测、Co-IP、GST pulldown等实验，鉴定 KDM5B 的去泛素化酶USP7，验证其对 KDM5B 的稳定作用。

(5) 通路完整性验证：通过基因沉默/过表达、抑制剂干预（USP7抑制剂P5091、KDM5B抑制剂AS-8351），在体内外验证USP7/KDM5B/ZBTB16/TOP2A轴对顺铂耐药的调控作用。

3. 研究方法与结果

3.1 研究方法

3.2 核心研究结果

3.2.1 KDM5B在鼻咽癌中高表达，促进肿瘤进展及顺铂耐药

生物信息学分析显示，KDM5B在鼻咽癌组织中显著高表达。

细胞实验：沉默KDM5B可抑制鼻咽癌HNE1、CNE2细胞增殖、侵袭，增强顺铂诱导的凋亡，降低顺铂IC50值；过表达KDM5B则相反。

动物实验：沉默KDM5B可显著抑制裸鼠移植瘤生长，且增强顺铂的抗肿瘤效果。

图1. 异常的KDM5B表达促进NPC细胞的增殖、侵入和顺铂耐药性

3.2.2 KDM5B通过H3K4me3去甲基化直接抑制ZBTB16表达

RNA-seq显示，沉默KDM5B后ZBTB16显著上调，且NPC患者样本中KDM5B与ZBTB16表达呈负相关。

ChIP-qPCR验证：KDM5B直接结合ZBTB16启动子区域，沉默KDM5B可增强该区域H3K4me3的结合水平，提示KDM5B通过去除ZBTB16启动子区域的H3K4me3甲基化，抑制其转录表达。

图2. KDM5B负向调控NPC中的ZBTB16表达

3.2.3 ZBTB16负调控TOP2A表达，介导KDM5B的耐药效应

生物信息学预测及验证：ZBTB16直接结合TOP2A启动子，沉默ZBTB16可上调 TOP2A 表达，且NPC患者样本中ZBTB16与TOP2A呈负相关。

功能回复实验：沉默ZBTB16可逆转沉默KDM5B对鼻咽癌增殖、侵袭及顺铂耐药的抑制作用，而过表达ZBTB16则增强顺铂敏感性。

3.2.4 USP7通过去泛素化稳定KDM5B蛋白

蛋白相互作用：Co-IP、GST pulldown证实USP7与KDM5B直接结合，且结合依赖KDM5B的KXXXK基序。

调控机制：沉默USP7或使用USP7抑制剂P5091，可降低KDM5B蛋白水平（mRNA 无变化），缩短KDM5B蛋白半衰期，增加其泛素化水平；MG132（蛋白酶体抑制剂）可逆转该效应，表明USP7通过去泛素化抑制KDM5B降解。

临床相关性：鼻咽癌组织芯片中USP7与KDM5B表达呈正相关。

图6. USP7通过去泛素化KDM5B促进了NPC中KDM5B蛋白的稳定性

3.2.5 USP7/KDM5B/ZBTB16/TOP2A轴调控顺铂耐药

轴调控的完整性验证：沉默USP7或使用P5091，可下调KDM5B、TOP2A，上调ZBTB16；过表达USP7则相反；同时沉默USP7和KDM5B，TOP2A表达进一步降低。

耐药逆转效应：细胞实验中，P5091与顺铂联合使用可显著降低顺铂IC50值，增强凋亡诱导效应；动物实验中，P5091联合顺铂可显著抑制移植瘤生长，且沉默TOP2A可进一步增强该效果。

图7. USP7/KDM5B/ZBTB16/TOP2A轴调节NPC细胞中的顺铂抗性

4. 文章亮点

机制创新：首次揭示USP7-KDM5B-ZBTB16-TOP2A轴调控鼻咽癌顺铂耐药的完整通路，明确表观遗传修饰（H3K4me3去甲基化）与泛素化修饰（去泛素化稳定）的协同作用，填补了鼻咽癌耐药机制研究的空白。

靶点明确：验证了USP7、KDM5B、TOP2A为鼻咽癌顺铂耐药的关键靶点，且USP7抑制剂P5091、KDM5B抑制剂可增强顺铂敏感性，为临床联合用药提供了具体候选药物。

验证全面：从生物信息学筛选、细胞功能验证、分子机制解析，到临床组织芯片验证、动物体内实验，多层面、多维度证实核心结论，结果可靠性高。

临床价值：明确了KDM5B、USP7、TOP2A在鼻咽癌组织中的高表达及相关性，为患者耐药风险评估提供了潜在生物标志物。

5. 结语

该研究不仅揭示了KDM5B在鼻咽癌化疗耐药中的核心作用，还提出了通过抑制USP7来破坏KDM5B稳定性的新策略，为改善鼻咽癌患者的预后提供了新的分子靶点。

项目中用到的4-5周龄BALB/c裸鼠由鼠来宝生物提供。

参考资料

Zhang, B., Li, J., Wang, Y. et al. Cell Death Differ 31, 309–321 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41418-024-01257-x