理想情况下，化疗药物应专门损害癌细胞中的DNA而不伤害正常细胞。最近，我们利用HMGB1的Box A质粒作为分子剪刀，在正常细胞中产生了DNA缺口。这些DNA缺口可以缓解DNA张力并增加DNA强度，从而防止DNA双链断裂（DSBs）。然而，HMGB1产生的DNA缺口在癌细胞中的形成可能与正常细胞不同，因此将Box A引入癌细胞的结果也可能不同。我们证明，在肺癌细胞中，Box A可以产生γH2AX焦点和与DSBs相关的组蛋白修饰。我们将Box A质粒转染到肺癌细胞系中，过表达Box A，并评估了γH2AX焦点和其他DNA损伤反应（DDR）信号级联标志物（包括ATM、ATR和p53）的表达水平。然后，我们展示了DSBs的下游效应，降低了肺癌细胞的增殖能力，减少了细胞迁移，并促进了细胞凋亡。因此，HMGB1的Box A在肺癌细胞中通过破坏癌细胞的DNA，产生了与正常细胞相反的效果。
肺癌是全球第二常见的癌症，也是癌症相关死亡的主要原因，占男性和女性癌症死亡率的最高比例。尽管早期诊断和各种治疗选择（如靶向治疗和免疫治疗）的进步使得肺癌患者的总体生存率在过去几十年中持续提高，但肺癌患者的预后仍然较差，五年生存率仅为约20%。目前，化疗等抗癌治疗的有效性已使癌症患者的生存率有所提高。理想的化疗药物应专门损害癌细胞中的DNA而不伤害正常细胞。然而，许多类型的化疗药物对DNA代谢有毒副作用，导致DNA复制和合成受损。因此，探索新型治疗药物以减少毒性、对抗耐药性和防止癌症治疗过程中的进一步恶化是必要的。
我们之前的研究揭示了HMGB1蛋白的Box A结构域在维持基因组稳定性方面的潜在作用。在这项研究中，我们证明了Box A作为分子剪刀，通过产生称为青春DNA缺口（youth-DNA-gaps）的天然DNA缺口来增加DNA耐久性。HMGB1产生的DNA缺口可以减轻内源性DNA损伤（如8-OHdG和AP位点），防止辐射诱导的DNA双链断裂（DSBs）和γH2AX焦点，并降低DDR信号蛋白的表达。此外，Box A还增加了正常细胞的增殖能力和干细胞的多能性。体内实验表明，Box A基因治疗可使老年大鼠恢复活力，改善肝功能，去除多余内脏脂肪和肝纤维化，并恢复脑功能。
HMGB1（高迁移率族蛋白1）是一种高度保守的非组蛋白核蛋白，具有两个DNA结合域（Box A和Box B），随后是一个酸性C端尾巴。在细胞外，HMGB1的Box B可以促进促炎活性，而Box A则通过抑制Box B的细胞因子活性和HMGB1的生物学活性发挥抗炎作用。在细胞内，除了产生DNA缺口外，HMGB1还作为DNA伴侣，调节包括转录、复制、重组和DNA修复在内的细胞过程。细胞外HMGB1通过与受体（如RAGE和TLRs）相互作用促进炎症，并促进肿瘤生长和转移。研究表明，HMGB1的释放量在多种癌症中增加，包括乳腺癌、结直肠癌、肺癌和肝细胞癌。
在本研究中，我们假设Box A可能在肺癌中诱导γH2AX相关DSBs的形成。为了验证这一假设，我们将Box A质粒转染到肺癌细胞系中，研究Box A是否增加了DDR途径的活性，特别是γH2AX，以及相关的细胞反应级联。细胞对DSBs的反应由DDR途径介导，该途径协调各种机制来修复受损DNA。DDR的调节因子包括参与DNA修复、转录调控、复制、细胞周期和凋亡的蛋白质。γH2AX是DDR的关键调节因子之一，对于染色质重塑复合物和DNA修复蛋白的积累至关重要。ATM和ATR是被DSBs招募和激活的关键蛋白激酶，随后磷酸化多个下游靶标以激活DNA修复和细胞周期检查点，并在无法修复时触发凋亡。DDR缺陷或DDR基因突变（例如TP53、BRCA1、ATM/ATR）可能导致基因组不稳定和癌症的发生。在这里，我们旨在探讨Box A对DSBs诱导的γH2AX焦点形成和DDR相关蛋白表达的影响。我们还研究了γH2AX相关DSBs是否抑制肺癌细胞的增殖并促进其凋亡。
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