AbMole 抑制剂篇丨 ART558：首创高选择性 DNA 聚合酶θ（Polθ）抑制剂，在HRD肿瘤细胞研究中的应用

摘要：ART558（AbMole，M21168，CAS No.：2603528-97-6）是一种高选择性 DNA 聚合酶θ（POLQ）聚合酶结构域小分子抑制剂。Polθ是聚合酶θ介导的末端连接（TMEJ）修复通路的核心执行酶，在同源重组修复缺陷（HRD）的细胞中承担主要的 DNA 双链断裂修复任务。ART558 通过阻断 Polθ的 DNA 合成活性，在 HRD 肿瘤细胞中诱发合成致死，并与 PARP 抑制剂产生协同，是 DNA 修复通路研究、合成致死机制挖掘与联合抑制方案设计的新型工具。本文介绍其分子作用机制、细胞与动物模型的研究应用。

一、ART558的分子作用机制

ART558（AbMole，M21168）能以低纳摩尔级活性（生化 IC50 约 10 nM 级）选择性占据Polθ聚合酶结构域的活性口袋。POLQ 是哺乳动物中独特的 A 家族 DNA 聚合酶，兼具聚合酶与解旋酶结构域，是聚合酶θ介导的末端连接通路（又称 TMEJ 或 alt-EJ）的核心功能蛋白，该通路通过微同源序列退火与间隙填补完成 DNA 双链断裂修复，是 HRD 细胞在 BRCA1/2 功能缺失后的主要存活依赖。早期的研究已证明 HRD 肿瘤对 Polθ介导的修复具有依赖性。ART558 抑制 Polθ后，HRD 细胞内断裂末端处理受阻，单链 DNA 间隙大量累积，复制叉崩溃、染色体碎裂与微核形成，最终触发合成致死；而 HR （同源重组）完整的细胞可通过同源重组代偿，受影响程度很低。与 PARP 抑制剂联用时，PARP 捕获造成的复制叉压力与 TMEJ 阻断叠加，协同效应显著，并可克服部分 PARP 抑制剂耐药模型，为 DNA 修复通路交叉研究提供了组合干预范式。

二、ART558在细胞层面研究中的应用

在细胞层面，ART558（AbMole，M21168）对HRD肿瘤细胞表现出选择性的杀伤机制。在 DLD-1 BRCA2-/- 细胞与 BRCA1 突变的卵巢癌UWB1.289 细胞中，ART558 的增殖抑制IC50处于亚微摩尔级，而同基因型 HR 完整的对照细胞在 10 μM 以上仍保持 80% 以上活力，选择性窗口高达 20 倍以上；还有研究报道ART558 与 Olaparib（AZD2281） 联用时的协同效应可显著抑制HRD肿瘤细胞的增殖，并且伴随有细胞凋亡和单链断裂：Western blot 检测出 γH2AX、pRPA（S4/S8）的增多、中性彗星实验检测出染色体断裂；TMEJ 报告基因系统（质粒再连接实验）显示Polθ依赖的通路被阻断。值得注意的是，ART558 诱导的基因组不稳定伴随胞质 DNA 累积，这一效应可随后激活 cGAS-STING 先天免疫信号，使其成为 DNA 修复与肿瘤免疫交叉研究的新兴工具。

三、ART558在动物实验研究中的应用

在动物层面，ART558（AbMole，M21168）的实验验证主要集中在同源重组修复缺陷（ HRD ）肿瘤的大/小鼠移植模型。有研究在 BRCA1/2 缺陷的异种移植瘤（卵巢癌）小鼠模型中按 25~50 mg/kg 每日给药（腹腔或口服途径），肿瘤生长受到显著抑制，瘤组织内单链 DNA 间隙标志物与 γH2AX 信号升高，上述效应与ART558 的剂量呈现相关性。在与 PARP 抑制剂Olaparib（奥拉帕尼，AZD2281） 联合的移植瘤方案中，两药联用组肿瘤退缩深度与持续时间均超过任一单药组，且未叠加明显毒性，小鼠的体重与血象稳定。在获得性耐药研究方面，长期给药模型中可能会出现 POLQ 表达上调或 TMEJ 通路代偿性增强，这也为解析 PARP 抑制剂与 Polθ抑制剂交叉耐药网络提供了动物的体内进化模型。与细胞水平一致，HR 完整背景的移植瘤对 ART558 单药组反应微弱。

四、ART558相关细胞实验（文献参考举例）

该方案适配 Polθ抑制后的 DNA 损伤、细胞合成致死与通路特异性检测。

细胞系：结肠癌 DLD-1 BRCA2-/- 与 DLD-1 野生型配对细胞，或卵巢癌 UWB1.289（BRCA1 突变）

检测指标与方法：CellTiter-Glo 检测细胞活力；Western blot 检测 γH2AX、pRPA（S4/S8）、RPA 总量；免疫荧光定量 53BP1 foci 与微核率；中性彗星实验检测 DNA 双链断裂；TMEJ 质粒再连接报告实验；可选 cGAS-STING 下游基因（IFNB1、CXCL10）qPCR。

给药浓度：0.03、0.1、0.3、1、3、10 μM

处理时长：增殖检测 72~120 h；信号检测 24 h

参考文献：Zhou J, et al. A first-in-class polymerase θ inhibitor selectively targets homologous-recombination-deficient tumors. Nature Cancer, 2021, 2(6): 598-610.

*注：上述方法来自公开文献，仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同，请参考其他文献调整。

五、ART558相关动物实验（文献参考举例）

该方案适用于 HRD 肿瘤的小鼠体内生长调控与联合方案研究。

动物模型：BALB/c 裸鼠 UWB1.289（BRCA1 突变）皮下异种移植瘤模型

给药配制：腹腔注射或口服，以适宜溶媒配制，现配现用

给药剂量：25、50 mg/kg，每日 1 次

给药方案：肿瘤体积约 150~200 mm³ 时启动给药，每周 2 次测量肿瘤体积与体重；可设 olaparib 单药与联合组；终点取瘤组织检测 γH2AX、pRPA 与单链间隙标志物，并行血浆暴露测定。

参考文献：Zhou J, et al. A first-in-class polymerase θ inhibitor selectively targets homologous-recombination-deficient tumors. Nature Cancer, 2021, 2(6): 598-610.

*注：上述方法来自公开文献，仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同，请参考其他文献调整。

总结

综上，ART558（AbMole，M21168）作为Polθ 聚合酶结构域抑制剂，以诱导HRD合成致死为基础，能用于细胞层面的HRD肿瘤增殖抑制，或者用于解析TMEJ 通路；并在动物实验中与PARP 抑制剂表现出协同的抗肿瘤效应，为探索新型的抗肿瘤方案提供了研究工具。

*本文所述均为科研试剂，仅供科学研究参考*

参考文献

[1] Zhou J, et al. A first-in-class polymerase θ inhibitor selectively targets homologous-recombination-deficient tumors. Nature Cancer, 2021, 2(6): 598-610.

[2] Ceccaldi R, et al. Homologous-recombination-deficient tumours are dependent on Polθ-mediated repair. Nature, 2015, 518(7538): 258-262.

[3] Mateos-Gomez P A, et al. Mammalian polymerase θ promotes alternative NHEJ and suppresses recombination. Nature, 2015, 518(7538): 254-257.

[4] Kent T, Mateos-Gomez P A, Sfeir A, Pomerantz R T. Polymerase θ is a robust terminal transferase that oscillates between three different mechanisms during end-joining. eLife, 2016, 5: e13740.

[5] Higgins G S, Boulton S J. Beyond PARP-POLQ as an anticancer target. Nature Reviews Cancer, 2018, 18(8): 484-485.

[6] Mao Z, Bozzella M, Seluanov A, Gorbunova V. Comparison of nonhomologous end joining and homologous recombination in human cells. DNA Repair, 2008, 7(10): 1765-1771.