表觀遺傳學(xué)治療在急性髓系白血病中的研究進(jìn)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(yáng)421001)

表觀遺傳學(xué)治療在急性髓系白血病中的研究進(jìn)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(yáng)421001)

表觀遺傳修飾通過不改變DNA序列而影響基因的表達(dá)，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(jī)制。本文就表觀遺傳學(xué)治療在AML的研究進(jìn)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(xì)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(jìn)一步闡明其發(fā)病機(jī)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(dòng)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?；?、甲基化等形式[6]。AML中異常的組蛋白修飾機(jī)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(gè)體發(fā)育、細(xì)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(jī)制尚未完全闡明，更好地闡明表觀遺傳修飾紊亂機(jī)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(jìn)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(gè)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(jìn)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(shí)，DNMT3A突變并伴NPM1或MLL1的AML患者對(duì)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(diǎn)共價(jià)結(jié)合DNMT，其在高濃度時(shí)表現(xiàn)為細(xì)胞毒性，而在低濃度時(shí)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(duì)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(xì)胞毒性小，去甲基化作用強(qiáng)[12]。目前，使用DNMTs抑制劑治療AML正在進(jìn)行Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗(yàn)，如AZA-001試驗(yàn)，阿扎胞苷相對(duì)于傳統(tǒng)的治療方法，能夠使骨髓原始細(xì)胞達(dá)20～30%的MDS患者(目前歸為AML)獲得更長(zhǎng)的中位生存時(shí)間(24.5個(gè)月：16個(gè)月)和平均2年的總體生存率(50%：16%)[13]。另一項(xiàng)臨床試驗(yàn)證明阿扎胞苷能使高危組MDS患者獲得更長(zhǎng)的生存期[14]。在地西他濱治療AML的Ⅱ期臨床試驗(yàn)也得出類似結(jié)論[15-16]。此外，針對(duì)初治的具有不良細(xì)胞遺傳學(xué)特征的老年AML患者(＞65歲)的一項(xiàng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果證明，地西他濱相對(duì)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(jì)學(xué)意義(7.7個(gè)月vs 5個(gè)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?；?HAT)和去乙?；?HDAC)作用是控制基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的重要表觀遺傳學(xué)機(jī)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(jìn)粒細(xì)胞分化的作用，為開展進(jìn)一步的研究提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)[18]。沃雷諾斯可結(jié)合到HDAC的催化位點(diǎn)引起其可逆性的抑制。一項(xiàng)對(duì)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(yàn)發(fā)現(xiàn)其對(duì)白血病患者有效，AML的反應(yīng)率達(dá)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(xiàng)對(duì)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(yàn)結(jié)果顯示，37例AML患者口服沃雷諾斯治療后只有1例達(dá)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(shí)能抑制HDAC活性。但在一項(xiàng)單用丙戊酸治療的Ⅱ期臨床試驗(yàn)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(yàn)中，HDAC抑制劑和DNMTs抑制劑能協(xié)同地誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞沉默的基因再表達(dá)[23]，所以臨床試驗(yàn)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(yàn)證實(shí)這種聯(lián)合方案具有協(xié)同作用[25-26]。一項(xiàng)沃雷諾斯聯(lián)合柔和霉素和阿糖胞苷的Ⅱ期臨床試驗(yàn)證明對(duì)AML患者有效[27]。但一項(xiàng)對(duì)AML患者的Ⅱ期臨床試驗(yàn)表明，聯(lián)合丙戊酸和地西他濱相對(duì)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(xiàng)試驗(yàn)對(duì)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(shí)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(xì)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(xì)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(yàn)中，EZH2抑制劑DZNep不僅能夠抑制白血病細(xì)胞增殖，而且還能通過上調(diào)p16基因表達(dá)而減少白血病干細(xì)胞[30]；EZH2和EZH1的抑制劑UNC1999能延長(zhǎng)MLL重排小鼠模型的生存期[31]。這提示對(duì)于MLL重排白血病，EZH2和EZH1抑制劑具有一定的臨床價(jià)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(jī)制在治療AML中的作用值得進(jìn)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(duì)復(fù)發(fā)難治的成人和兒童MLL重排白血病進(jìn)行該藥物的I期臨床試驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)依據(jù)[34]。此外，DOT1L的另一個(gè)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(jìn)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(shí)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(zhǎng)延伸復(fù)合物而增強(qiáng)原癌基因如c-Myc、Bcl-2等的表達(dá)[38]。BRD4抑制劑如JQ1、I-BET151可導(dǎo)致致癌基因表達(dá)下調(diào)，在體內(nèi)和體外試驗(yàn)中表現(xiàn)出較強(qiáng)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(xì)胞中，JQ1和I-BET151能誘導(dǎo)終末粒細(xì)胞分化和清除白血病干細(xì)胞；在DNMT3A/NPM1突變的白血病細(xì)胞中，能和HDAC抑制劑以及蒽環(huán)類藥物一起增強(qiáng)p53介導(dǎo)的細(xì)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(xì)胞生成和維持[44]；研究還證明LSD1的抑制劑對(duì)AML治療有效，目前已經(jīng)在進(jìn)行Ⅰ期臨床試驗(yàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

異常的DNA甲基化特別是抑癌基因啟動(dòng)子高甲基化和致癌基因啟動(dòng)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(duì)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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R733.71

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2016-03-05)

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