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急性髓系白血病(acute myeloid leukemia,AML)是最为常见的急性白血病,儿童患者的生存率为65%左右,而成人患者的生存率则仅为25%左右。阿糖胞苷在过去40年里一直是治疗AML最有效的临床一线药物之一。尽管对多数病人来说传统化疗能使病情达到完全缓解,但是这些病人的大多数会复发。AML细胞对阿糖胞苷的耐药是应用阿糖胞苷治疗AML失败的主要原因。因此急需一种新的、更加有效的治疗方案来对抗这种恶性疾病。导致阿糖胞苷产生耐药的一个主要机制就是化疗导致的DNA损伤激活了细胞DNA损伤应答(the DNA damage response,DDR)信号网络。ATR(ataxia telangiectasia and Rad3 relate)和ATM(ataxia telangiectasia mutated)是DDR信号网络中两个重要的组成蛋白。当细胞发生DNA双链断裂或者复制叉停滞时,细胞会对其进行修复并产生单链DNA,此时ATR就会被激活以应对单链DNA的产生。ATR能够调节多种重要的生物学功能,如调节DNA损伤修复、缓解DNA复制压力和激活细胞周期检验点等。ATR是促进DNA受损伤细胞存活的重要调节因子;此外大多数的癌细胞因G1细胞周期检验点缺失而更加依赖ATR调节的S和G2/M细胞周期检验点。因此抑制ATR能够增强DNA损伤类药物对AML细胞的杀伤活性。ATR抑制剂与吉西他滨、顺铂以及PARP(poly(ADP-ribose)polymerase)抑制剂等DNA损伤类药物联合使用在实体瘤的临床前模型中有着良好的抗肿瘤效果,预示着其良好的临床应用前景。ATR在多种重要的细胞活动中扮演重要的角色,探寻ATR抑制剂在联合用药中的具体作用机制有助于提升人们对此类药物的认识,并为合理设计用于治疗AML的药物联合方案提供重要的理论依据。在本研究中,我们用AML细胞株和AML患者临床样本细胞探究了ATR抑制剂AZ20单独或与阿糖胞苷联合使用抗AML的效果。结果表明,AZ20能够诱导细胞凋亡,部分解除G2/M细胞周期阻滞,引起DNA复制压力和DNA损伤,并导致非CDK1依赖的核苷酸还原酶(Ribonucleotide reductase,RR)M1亚基(RRM1)与M2亚基(RRM2)蛋白表达水平的下调。同时,AZ20能够协同增强阿糖胞苷诱导的AML细胞凋亡,解除阿糖胞苷诱导的S与G2/M细胞周期阻滞,增强阿糖胞苷诱导的DNA复制压力与DNA损伤。同时我们用另一种ATR的选择性抑制剂AZD6738验证了以上发现。因此,抑制ATR协同增强阿糖胞苷杀伤AML细胞活性的机制主要有两个:一是抑制ATR能够增强阿糖胞苷引起的DNA复制压力和DNA损伤;二是抑制ATR能够解除阿糖胞苷诱导的S和G2/M细胞周期阻滞。我们的研究阐明了ATR抑制剂AZ20和AZD6738与阿糖胞苷协同抗AML的分子机制,为ATR抑制剂与阿糖胞苷在AML治疗中的联合应用提供了重要的理论依据与实验基础。