摘要： 癌症治疗一直是医学领域的重大挑战，合成致死策略作为一种新兴的癌症治疗理念逐渐受到广泛关注。本文深入探讨了合成致死的概念、基于现代 CRISPR–Cas9 技术的高通量筛选方法在合成致死研究中的应用、合成致死策略在 DNA 损伤反应途径、表观遗传、代谢和增殖途径中的应用现状以及面临的挑战和未来发展方向。通过对这些方面的详细阐述，旨在为癌症治疗药物开发领域的研究人员提供全面的理论依据和实践指导，推动合成致死策略在癌症治疗中的进一步发展和应用。
一、引言癌症是全球范围内导致死亡的主要疾病之一，其复杂性和异质性使得传统的癌症治疗方法面临诸多限制。近年来，随着对癌症生物学机制的深入理解，合成致死策略为癌症治疗带来了新的曙光。合成致死是一种遗传现象，通过靶向癌细胞中特有的遗传改变所涉及的合成致死相互作用，有望实现对癌细胞的特异性杀伤，同时减少对正常细胞的损害，为癌症治疗开辟了新的精准治疗路径。
二、合成致死的概念与原理（一）合成致死的定义合成致死是指当两种不同的遗传改变同时存在时，细胞的生存能力受到损害，而单独存在其中一种遗传改变时，细胞仍能维持正常功能。这种现象为癌症治疗提供了独特的靶点选择策略，因为可以针对癌细胞中特有的遗传缺陷，寻找与之合成致死的另一个基因或通路进行干预，从而选择性地杀死癌细胞。
（二）合成致死在癌症治疗中的理论基础正常细胞和癌细胞在基因表达和功能上存在显著差异。癌细胞通常具有特定的基因突变或染色体异常，这些改变导致了癌细胞的增殖、存活和转移能力增强。通过识别癌细胞中与这些关键改变合成致死的基因或通路，可以设计出特异性针对癌细胞的治疗药物，避免对正常细胞的广泛毒性作用。例如，在 BRCA 突变的癌细胞中，由于同源重组修复（HRR）通路存在缺陷，PARP 抑制剂的应用能够导致 DNA 损伤无法有效修复，进而引发癌细胞死亡，而正常细胞由于具有完整的 HRR 通路，能够耐受 PARP 抑制剂的作用。
三、基于 CRISPR–Cas9 技术的高通量筛选方法在合成致死研究中的应用（一）CRISPR–Cas9 技术概述CRISPR–Cas9 是一种强大的基因编辑技术，它能够精确地在基因组中引入双链断裂，从而实现对特定基因的敲除、敲入或修饰。该技术由 Cas9 核酸内切酶和引导 RNA（gRNA）组成，gRNA 能够识别并结合特定的 DNA 序列，引导 Cas9 酶在相应位置进行切割。
（二）高通量筛选合成致死相互作用的原理与流程基于 CRISPR–Cas9 技术的高通量筛选方法通过构建大规模的 gRNA 文库，针对感兴趣的基因或通路进行全基因组范围内的基因敲除筛选。在癌细胞系中引入 gRNA 文库后，通过施加特定的筛选压力（如药物处理、生长条件限制等），观察细胞的存活情况。那些与特定基因敲除组合后导致细胞死亡或生长抑制的基因，即为潜在的合成致死相互作用基因。例如，在筛选与特定 DNA 损伤修复基因合成致死的基因时，可以对癌细胞系进行该 DNA 损伤修复基因的敲除，然后用不同浓度的 DNA 损伤剂处理细胞，筛选出在该基因敲除背景下对 DNA 损伤剂更为敏感的细胞，进而确定与之合成致死的基因。
（三）高通量筛选方法在合成致死研究中的意义这种高通量筛选方法极大地加速了合成致死相互作用的发现速度，能够在短时间内对大量基因进行系统性分析，为开发新型癌症治疗策略提供了丰富的靶点资源。同时，通过筛选得到的合成致死相互作用信息，还可以进一步开发相关的预测性生物标志物，用于指导患者的精准选择，提高癌症治疗的有效性和安全性。
四、合成致死策略在不同癌症通路中的应用现状（一）DNA 损伤反应途径
PARP 抑制剂的成功范例PARP 抑制剂在 BRCA 突变癌症患者中的临床应用是合成致死策略的典型成功案例。BRCA1/2 基因在 HRR 通路中起着关键作用，BRCA 突变的癌细胞依赖于 PARP 介导的碱基切除修复（BER）通路来维持基因组稳定性。PARP 抑制剂能够抑制 PARP 酶的活性，导致 BER 通路受损，在 BRCA 突变的背景下，癌细胞无法有效修复 DNA 损伤，从而引发细胞凋亡。目前，多种 PARP 抑制剂已被批准用于治疗 BRCA 突变相关的卵巢癌、乳腺癌等癌症类型，并取得了显著的临床疗效。其他 DNA 损伤修复相关蛋白的靶向治疗除了 PARP 抑制剂，针对其他 DNA 损伤修复相关蛋白的合成致死策略也在积极探索中。例如，ATR 和 ATM 激酶在 DNA 损伤感应和信号传导中具有重要作用，抑制 ATR 或 ATM 能够增强癌细胞对 DNA 损伤剂的敏感性，目前相关的 ATR 和 ATM 抑制剂正在临床试验中进行评估，用于治疗多种癌症类型，尤其是那些具有 DNA 损伤修复异常的癌症。（二）表观遗传途径
EZH2 抑制剂EZH2 是一种组蛋白甲基转移酶，在表观遗传调控中发挥关键作用。在某些癌症中，如淋巴瘤和一些实体瘤，EZH2 基因存在突变或过表达，导致异常的表观遗传修饰和基因表达失调。针对 EZH2 的抑制剂能够通过抑制其酶活性，改变癌细胞的表观遗传状态，诱导细胞分化、凋亡或生长抑制。目前，EZH2 抑制剂已进入临床试验阶段，初步结果显示出一定的治疗潜力，尤其是在特定亚型的淋巴瘤治疗中。SMARCA2 相关治疗策略SMARCA2 是染色质重塑复合物的重要组成部分，在基因表达调控中具有不可或缺的作用。在一些癌症中，SMARCA2 基因的异常与癌细胞的增殖和存活密切相关。通过靶向 SMARCA2 或其相关复合物，可以干扰癌细胞的表观遗传调控网络，实现对癌细胞的特异性杀伤。目前，针对 SMARCA2 的蛋白降解剂等新型药物正在临床前和早期临床试验中进行研究，有望为癌症治疗提供新的选择。（三）代谢途径
MAT2A 抑制剂MAT2A 是甲硫氨酸代谢途径中的关键酶，在癌细胞的代谢重编程中起着重要作用。癌细胞通常具有较高的甲硫氨酸需求，以支持其快速增殖和生长。MAT2A 抑制剂能够抑制甲硫氨酸的合成，从而限制癌细胞的生长和存活。目前，MAT2A 抑制剂正在进行临床前和早期临床试验研究，用于治疗多种癌症，尤其是那些对甲硫氨酸代谢高度依赖的癌症类型。PRMT5 抑制剂PRMT5 是一种蛋白质精氨酸甲基转移酶，参与多种细胞过程，包括基因表达调控、RNA 加工和信号传导等。在癌症中，PRMT5 的异常表达与癌细胞的增殖、转移和耐药性相关。PRMT5 抑制剂能够通过抑制其酶活性，调节癌细胞的代谢和生物学行为，诱导细胞周期阻滞和凋亡。相关的 PRMT5 抑制剂正在临床试验中进行评估，有望成为新型的癌症治疗药物。（四）增殖途径在癌细胞的增殖过程中，存在多种关键的信号通路和分子靶点。通过识别与这些增殖相关基因或通路合成致死的相互作用，可以开发出针对癌细胞增殖的特异性治疗策略。例如，针对细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的抑制剂已经在癌症治疗中得到广泛应用，通过抑制 CDK 的活性，能够阻断癌细胞的细胞周期进程，诱导细胞凋亡或生长抑制。此外，一些与癌细胞增殖相关的转录因子、生长因子受体等也成为合成致死策略的潜在靶点，正在进行深入的研究和药物开发。
五、合成致死策略面临的挑战（一）靶点特异性在合成致死策略中，确保治疗药物对靶点的高度特异性是关键。由于癌细胞和正常细胞在基因表达和功能上存在一定的重叠，非特异性的靶点抑制可能导致对正常细胞的毒性作用，引发不良反应。例如，一些针对表观遗传调控因子的抑制剂可能会影响正常细胞的表观遗传状态，导致细胞功能紊乱。因此，需要深入研究靶点的生物学功能和作用机制，开发高特异性的治疗药物或药物组合。
（二）耐药性机制与传统癌症治疗方法一样，合成致死策略也面临着耐药性的问题。癌细胞具有高度的适应性和可塑性，在长期接受合成致死治疗后，可能会通过基因突变、表观遗传改变或信号通路的重新激活等方式产生耐药性。例如，在 PARP 抑制剂治疗过程中，部分 BRCA 突变癌细胞可能会通过恢复 HRR 通路功能或上调其他 DNA 损伤修复机制来逃避 PARP 抑制剂的作用。因此，深入了解合成致死治疗的耐药性机制，开发克服耐药性的策略是提高治疗效果和延长患者生存期的关键。
（三）复杂遗传背景下合成致死关系的适用性癌症是一种具有高度遗传异质性的疾病，不同患者的癌细胞在基因改变和遗传背景上存在很大差异。在一种癌细胞中确定的合成致死关系可能在其他癌细胞中并不适用，这给合成致死策略的广泛应用带来了挑战。因此，需要进一步研究合成致死关系在不同癌症类型、不同患者个体中的普遍性和特异性，开发个性化的合成致死治疗方案，以提高治疗的精准性。
六、合成致死策略的未来发展方向（一）联合治疗策略为了提高合成致死治疗的效果，联合治疗策略将成为未来的发展趋势。通过将不同的合成致死药物或合成致死药物与传统癌症治疗药物（如化疗药物、放疗等）联合使用，可以同时针对癌细胞的多个靶点或通路进行干预，增强对癌细胞的杀伤作用，减少耐药性的发生。例如，将 PARP 抑制剂与化疗药物联合应用于 BRCA 突变癌症的治疗，能够显著提高患者的治疗响应率和生存期。此外，还可以探索不同合成致死靶点之间的协同作用，开发多靶点的合成致死联合治疗方案。
（二）三维和体内筛选目前的合成致死研究大多基于二维细胞培养模型，这种模型不能完全模拟真实肿瘤微环境中的细胞间相互作用、细胞外基质成分和营养物质供应等因素。未来，开发三维细胞培养模型和体内筛选模型将有助于发现更具临床相关性的合成致死靶点。三维细胞培养模型可以更好地模拟肿瘤组织的结构和功能，体内筛选模型则能够直接在动物体内评估合成致死药物的疗效和安全性，为临床转化提供更可靠的依据。
（三）生物标志物开发生物标志物在合成致死策略的应用中起着至关重要的作用。通过开发能够准确预测患者对合成致死治疗响应的生物标志物，可以实现患者的精准筛选，提高治疗的有效性。未来，需要进一步深入研究合成致死相关的生物标志物，包括基因突变、基因表达谱、蛋白质标志物等，建立完善的生物标志物检测体系，为合成致死治疗的临床应用提供有力支持。
七、结论合成致死策略作为一种新兴的癌症治疗理念，在癌症治疗药物开发中具有巨大的潜力。通过利用癌细胞特有的遗传改变所涉及的合成致死相互作用，可以实现对癌细胞的特异性杀伤，为癌症的精准治疗提供了新的途径。基于现代 CRISPR–Cas9 技术的高通量筛选方法加速了合成致死靶点的发现，合成致死策略在 DNA 损伤反应途径、表观遗传、代谢和增殖途径中的应用也取得了一定的进展。然而，合成致死策略仍面临着靶点特异性、耐药性机制和复杂遗传背景下适用性等挑战。未来，通过联合治疗策略、三维和体内筛选以及生物标志物开发等方向的努力，有望进一步提高合成致死策略的治疗效果，推动其在癌症治疗中的广泛应用，为癌症患者带来更多的生存希望。
