王甫玨綜述李君君審校

(南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院血液科，湖南衡陽421001)

表觀遺傳學(xué)治療在急性髓系白血病中的研究進展

王甫玨綜述李君君審校

(南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院血液科，湖南衡陽421001)

表觀遺傳修飾通過不改變DNA序列而影響基因的表達，DNA甲基化和組蛋白修飾是最重要的表觀遺傳學(xué)修飾方式。表觀遺傳修飾是正常生理發(fā)育的一部分，但其紊亂卻是許多腫瘤包括急性髓系白血病(AML)的重要發(fā)病機制。本文就表觀遺傳學(xué)治療在AML的研究進展做一綜述。

表觀遺傳學(xué)；DNA甲基化；組蛋白修飾；AML；基因突變

急性髓系白血病(AML)是原始細胞在骨髓、外周血和其他組織的惡性克隆性增殖[1]，在成人和兒童的發(fā)生率分別為90%和15%～20%[2]。目前治療主要采用傳統(tǒng)的誘導(dǎo)化療方案，但療效欠佳，因此亟需進一步闡明其發(fā)病機制，開發(fā)新的治療藥物。研究證明表觀遺傳學(xué)異常修飾在腫瘤的發(fā)生中有重要作用[3]。表觀遺傳學(xué)修飾是指不改變DNA序列而引起穩(wěn)定的遺傳調(diào)控，主要的修飾方式包括DNA甲基化、組蛋白修飾(乙?；图谆?等[4]。研究發(fā)現(xiàn)抑癌基因啟動子的高度甲基化是AML的常見生物學(xué)事件[5]，一般來說，異常的DNA甲基化提示AML預(yù)后較差。組蛋白修飾是另一種重要的表觀遺傳學(xué)修飾方式，包括乙?；⒓谆刃问絒6]。AML中異常的組蛋白修飾機制涉及PcG蛋白復(fù)合體有關(guān)的基因發(fā)生突變，PcG蛋白能夠維持特定基因穩(wěn)定地轉(zhuǎn)錄，在個體發(fā)育、細胞更新以及腫瘤的發(fā)生中有重要作用[6-7]。目前表觀遺傳修飾紊亂導(dǎo)致白血病的發(fā)生機制尚未完全闡明，更好地闡明表觀遺傳修飾紊亂機制將為白血病的治療提供依據(jù)。本文就表觀遺傳學(xué)治療在AML的研究進展做一綜述。

1 DNMT抑制劑

DNA甲基化由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)介導(dǎo)，通過在胞嘧啶增加一個甲基而導(dǎo)致基因沉默，大多發(fā)生在CpG島區(qū)域[8]。研究發(fā)現(xiàn)DNA甲基化有關(guān)的酶的基因突變導(dǎo)致了DNA的異常甲基化，進而參與白血病的發(fā)生。DNMT3A是AML中最常見的突變基因，DNMT3A突變與AML亞型、發(fā)病年齡以及FLT3、NPM、IDH基因突變有關(guān)[9]；同時，DNMT3A突變并伴NPM1或MLL1的AML患者對大劑量柔紅霉素(90 mg/m2)有較好的反應(yīng)[10]。

阿扎胞苷和地西他濱是研究得最多的DNMT抑制劑。阿扎胞苷可以摻入到DNA中，在C-6位點共價結(jié)合DNMT，其在高濃度時表現(xiàn)為細胞毒性，而在低濃度時表現(xiàn)為去甲基化效應(yīng)；地西他濱可摻入到RNA中，參與阻斷蛋白合成的過程[11]。研究表明，對MDS患者每次減少75%～90%地西他濱的給藥劑量，增加給藥頻率(1周1～3次)，其細胞毒性小，去甲基化作用強[12]。目前，使用DNMTs抑制劑治療AML正在進行Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗，如AZA-001試驗，阿扎胞苷相對于傳統(tǒng)的治療方法，能夠使骨髓原始細胞達20～30%的MDS患者(目前歸為AML)獲得更長的中位生存時間(24.5個月：16個月)和平均2年的總體生存率(50%：16%)[13]。另一項臨床試驗證明阿扎胞苷能使高危組MDS患者獲得更長的生存期[14]。在地西他濱治療AML的Ⅱ期臨床試驗也得出類似結(jié)論[15-16]。此外，針對初治的具有不良細胞遺傳學(xué)特征的老年AML患者(＞65歲)的一項Ⅲ期臨床試驗結(jié)果證明，地西他濱相對于阿糖胞苷，能使患者獲得更高的完全緩解率(17.8%vs 7.8%)，但中位生存期差異無統(tǒng)計學(xué)意義(7.7個月vs 5個月)[17]。

2 HDAC抑制劑

組蛋白在DNA染色質(zhì)形成中有重要作用，組蛋白乙酰化(HAT)和去乙?；?HDAC)作用是控制基因轉(zhuǎn)錄表達的重要表觀遺傳學(xué)機制[11]。下面介紹幾種重要的HDAC抑制劑。帕比司他是一種主要用于CBF-AML的HDAC抑制劑。在t(8，21)的AML小鼠模型中，帕比司他有著明顯的抗白血病效應(yīng)和促進粒細胞分化的作用，為開展進一步的研究提供了實驗依據(jù)[18]。沃雷諾斯可結(jié)合到HDAC的催化位點引起其可逆性的抑制。一項對造血系統(tǒng)惡性腫瘤患者(共41例患者，其中31例診斷為AML)予以沃雷諾斯治療的Ⅰ期臨床試驗發(fā)現(xiàn)其對白血病患者有效，AML的反應(yīng)率達17%(7/41)，其中2例患者完全緩解，2例部分血液學(xué)緩解，3例血液學(xué)改善[19]。但在另一項對復(fù)發(fā)AML和未經(jīng)治療的老年高危組AML患者的Ⅱ期臨床試驗結(jié)果顯示，37例AML患者口服沃雷諾斯治療后只有1例達血液學(xué)改善[20]。丙戊酸是一種抗癲癇藥物，研究表明其在低劑量時能抑制HDAC活性。但在一項單用丙戊酸治療的Ⅱ期臨床試驗研究中，僅16%的AML患者獲得血液學(xué)改善[21]。在其他研究中單用丙戊酸也只能獲得較低的反應(yīng)率[22]。因此，AML患者單用丙戊酸療效不佳。在AML中單用HDAC抑制劑僅能取得一定的反應(yīng)性。為了取得更好的治療效果，研究者將HADC抑制劑與DNMTs或傳統(tǒng)化療藥物聯(lián)合應(yīng)用于治療AML。

3 聯(lián)合應(yīng)用DNMTs抑制劑和HDAC抑制劑

在體外試驗中，HDAC抑制劑和DNMTs抑制劑能協(xié)同地誘導(dǎo)腫瘤細胞沉默的基因再表達[23]，所以臨床試驗開始聯(lián)合HDAC抑制劑和其他藥物[26]。Gore等[24]研發(fā)出的阿扎胞苷和HDAC抑制劑的聯(lián)合給藥方案能夠誘導(dǎo)DNA去甲基化和組蛋白去乙?；?，許多Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗證實這種聯(lián)合方案具有協(xié)同作用[25-26]。一項沃雷諾斯聯(lián)合柔和霉素和阿糖胞苷的Ⅱ期臨床試驗證明對AML患者有效[27]。但一項對AML患者的Ⅱ期臨床試驗表明，聯(lián)合丙戊酸和地西他濱相對于單用地西他濱并不能改善患者的完全緩解率、總體反應(yīng)率和生存期[28]。另一項試驗對AML患者予以阿扎胞苷或聯(lián)合應(yīng)用HDAC抑制劑恩替諾特，結(jié)果顯示聯(lián)合恩替諾特與單用阿扎胞苷相比，不僅不能提高治療反應(yīng)率和生存率，相反還降低了去甲基化效應(yīng)，提示這種聯(lián)合方案存在藥效拮抗效應(yīng)[29]。這些結(jié)果提示藥物的選擇、藥物的靶向特性、給藥周期和劑量都可以影響聯(lián)合用藥的療效。未來需要更多的研究來明確聯(lián)合用藥的實際臨床效果。

4 新的表觀遺傳學(xué)修飾治療藥物

4.1 組蛋白甲基化抑制劑組蛋白甲基化是另一種重要的控制細胞功能的表觀遺傳修飾方式。研究發(fā)現(xiàn)其異常調(diào)節(jié)與混合譜系白血病(占成人AMLs的10%)的發(fā)生有關(guān)。其中H3K27甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2和H3K79甲基轉(zhuǎn)移酶DOT1由于其在細胞中具有重要作用而受到研究者的關(guān)注[30]。EZH2突變存在于各種惡性血液病(包括MLL重排白血病)，在MLL重排白血病的小鼠試驗中，EZH2抑制劑DZNep不僅能夠抑制白血病細胞增殖，而且還能通過上調(diào)p16基因表達而減少白血病干細胞[30]；EZH2和EZH1的抑制劑UNC1999能延長MLL重排小鼠模型的生存期[31]。這提示對于MLL重排白血病，EZH2和EZH1抑制劑具有一定的臨床價值。此外，在AML治療的臨床前研究中，聯(lián)合應(yīng)用DZNep、HDAC抑制劑曲古抑菌素-A以及地西他濱的治療方案表現(xiàn)出有效性和協(xié)同效應(yīng)[32]，提示這三種表觀遺傳機制在治療AML中的作用值得進一步的研究與探討。DOT1L突變可引起異常的H3K79甲基化，在MLL重排白血病的發(fā)生和發(fā)展有重要作用。在MLL重排白血病的大鼠模型中，DOT1L抑制劑EPZ-5676可引起腫瘤消退[33]。目前正在對復(fù)發(fā)難治的成人和兒童MLL重排白血病進行該藥物的I期臨床試驗。研究還發(fā)現(xiàn)聯(lián)合EPZ-5676和DNMT抑制劑、阿糖胞苷或柔紅霉素具有協(xié)同作用，為聯(lián)合使用這些藥物提供了實驗依據(jù)[34]。此外，DOT1L的另一個抑制劑SYC-522能夠通過阻止DNA損傷而增加MLL重排白血病的化療敏感性[35]。未來需要進一步的研究來探討這類藥物在不同AML亞型中的作用。

4.2 BET抑制劑BET家族是一類具有溴結(jié)構(gòu)域的“閱讀”蛋白(BRD2、BRD3、BRD4以及BRDT)，其利用自身的乙?；嚢彼衢喿x組蛋白乙酰化的序列并影響靶基因的轉(zhuǎn)錄[36]。已經(jīng)證實BET基因突變與不同AML亞型有關(guān)[37]。在AML中，BRD3或BRD4轉(zhuǎn)位后可募集超長延伸復(fù)合物而增強原癌基因如c-Myc、Bcl-2等的表達[38]。BRD4抑制劑如JQ1、I-BET151可導(dǎo)致致癌基因表達下調(diào)，在體內(nèi)和體外試驗中表現(xiàn)出較強的抗白血病效應(yīng)，表明BET抑制劑是一種潛在的治療AML的方法[37，39]。在MLL重排的AML細胞中，JQ1和I-BET151能誘導(dǎo)終末粒細胞分化和清除白血病干細胞；在DNMT3A/NPM1突變的白血病細胞中，能和HDAC抑制劑以及蒽環(huán)類藥物一起增強p53介導(dǎo)的細胞凋亡；此外，還具有抗NPM1突變的AML和JAK2V617F相關(guān)的腫瘤的作用[40-42]。

4.3 LSD1抑制劑特異性賴氨酸脫甲基酶1 (LSD1)能夠在特定位置移除甲基[43]。研究證明LSD1參與MLL重排白血病的白血病干細胞生成和維持[44]；研究還證明LSD1的抑制劑對AML治療有效，目前已經(jīng)在進行Ⅰ期臨床試驗。

5 結(jié)語

異常的DNA甲基化特別是抑癌基因啟動子高甲基化和致癌基因啟動子的低甲基化以及組蛋白乙?；图谆茿ML常見的表觀遺傳學(xué)事件。目前，DNMTs抑制劑主要作為無法耐受傳統(tǒng)大劑量化療的老年AML患者的治療選擇，而HDAC抑制劑并未能明顯改善AML患者的預(yù)后。一些其他有潛力的表觀遺傳修飾藥物正處于早期臨床研究階段，如組蛋白甲基化抑制劑(EZH2和DOT1L抑制劑)、BET蛋白抑制劑、組蛋白去甲基化酶(如LSD1抑制劑)等。此外，聯(lián)合不同的表觀遺傳學(xué)修飾藥物也正處于積極的研究中。盡管針對AML的表觀遺傳學(xué)修飾藥物研究仍處于初期階段，但有理由相信，其在未來的AML的治療中必有廣泛的應(yīng)用前景。

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