以HDAC為靶點(diǎn)的抗三陰性乳腺癌研究進(jìn)展

王發(fā)玲，謝 珂，王艷林，曹春雨

(三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院 腫瘤微環(huán)境與免疫治療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 宜昌 443002)

組蛋白去乙?；?histone deacetylase，HDAC)主要催化組蛋白和非組蛋白賴氨酸殘基的去乙?；磻?yīng)，由此調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄，并參與腫瘤等多種疾病的發(fā)生與發(fā)展[1]。研究證實(shí)，HDAC的異常高表達(dá)與三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer, TNBC)的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，是TNBC新的治療靶點(diǎn)和預(yù)后標(biāo)志物。本文就HDAC家族蛋白與三陰性乳腺癌發(fā)生、發(fā)展以及HDAC抑制劑的研發(fā)和其用于抗三陰性乳腺癌治療的最新研究進(jìn)展做一綜述。

1 HDAC的分類和功能特點(diǎn)

目前發(fā)現(xiàn)的人HDAC共有18種，它們分屬兩大蛋白家族，即經(jīng)典HDAC蛋白家族(HDAC1- 11)和sirtuin蛋白家族(Sirt1- 7)。根據(jù)與酵母的同源性及輔助因子的依賴性，人HDAC又可被分為4類：HDAC Ⅰ、HDAC Ⅱ、HDAC Ⅲ和HDAC Ⅳ， 而HDAC-Ⅱ又被分為HDAC Ⅱa和HDAC Ⅱb 2個(gè)亞類。HDAC家族成員的分類及特點(diǎn)(表1)。

一般而言, 組蛋白乙酰化有利于DNA與組蛋白解離而使核小體結(jié)構(gòu)松弛，從而使各種轉(zhuǎn)錄因子和協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子能有效結(jié)合到相應(yīng)DNA元件上，由此激活基因轉(zhuǎn)錄。而組蛋白去乙?；淖饔脛t是抑制基因轉(zhuǎn)錄。在細(xì)胞核內(nèi)，組蛋白乙?；c去乙?；^程處于動(dòng)態(tài)平衡，該平衡由組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)移酶(histone acetyltransferase, HAT)和HDAC共同調(diào)控。HAT能將乙酰輔酶A中的乙?；D(zhuǎn)移到組蛋白特定賴氨酸殘基側(cè)鏈中的氨基上，使其攜帶的正電荷消失；HDAC則催化組蛋白中賴氨酸的去乙?；?，使其正電荷得以恢復(fù)。去乙酰化且?guī)д姾傻慕M蛋白能與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，并導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)致密卷曲和基因轉(zhuǎn)錄抑制。

2 HDAC與TNBC的發(fā)生與發(fā)展

TNBC泛指雌激素受體(ER)、孕激素受體(PR)和表皮生長因子受體2(HER2)均低表達(dá)或不表達(dá)的一類上皮來源的乳腺導(dǎo)管癌。與其他類型乳腺癌(如ER 陽性和HER2陽性乳腺癌)相比，TNBC具有更強(qiáng)的增殖和侵襲能力，易發(fā)生遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移。因TNBC不表達(dá)上述受體，其對(duì)內(nèi)分泌治療和靶向ER和HER2的小分子藥物治療不敏感。目前國內(nèi)外TNBC治療主要是手術(shù)切除結(jié)合常規(guī)化療，但化療后復(fù)發(fā)率高，療效不佳。而中晚期TNBC患者則病情進(jìn)展迅速，多伴有腫瘤轉(zhuǎn)移，平均生存期僅約12個(gè)月，低于其他類型乳腺癌患者[2]。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，TNBC細(xì)胞系和TNBC患者瘤組織中的HDAC表達(dá)水平高于其他乳腺癌，并與腫瘤細(xì)胞的惡性表型和不良預(yù)后正相關(guān)。對(duì)包括三陰性乳腺癌在內(nèi)的149例乳腺癌組織樣本進(jìn)行qPCR分析發(fā)現(xiàn)，75例(50.3%)癌組織中有HDAC5 mRNA高表達(dá)[3]。長期隨訪研究顯示，HDAC5 mRNA高表達(dá)與乳腺癌患者長期無病生存率、存活率和遠(yuǎn)端器官腫瘤轉(zhuǎn)移率顯著性相關(guān)。通過長期臨床樣本隊(duì)列研究也發(fā)現(xiàn)，HDAC2和HDAC3在高侵襲性三陰性乳腺癌患者癌組織中高表達(dá)，并且與ER、PR和HER2的低表達(dá)顯著相關(guān)[4]。

HDAC9對(duì)TNBC的發(fā)生發(fā)展具有重要的調(diào)控作用，其在靶向抑制CDKN1A表達(dá)的同時(shí)抑制促凋亡蛋白Bax和DR4(death receptor 4) 表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡和促進(jìn)增殖[5]。 此外，HDAC9還可以通過靶向抑制SOX9基因表達(dá)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生及腫瘤細(xì)胞的有絲分裂。而HDAC8則能催化轉(zhuǎn)錄因子YY1(Ying Yang 1) 乙?；^而上調(diào)TNBC細(xì)胞系MDA-MB- 231和MDA-MB- 468細(xì)胞中突變型P53(R248W突變) 的表達(dá)，后者競爭性抑制野生型P53的功能、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞惡性增殖[6]。侵襲是腫瘤細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移的重要原因，HDAC1、HDAC6和HDAC8均可通過促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase- 9，MMP- 9)在MDA-MB- 231細(xì)胞中高表達(dá)進(jìn)而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲能力[7]。HDAC6能夠去乙?；[瘤抑制因子MST1的35位賴氨酸，導(dǎo)致其經(jīng)溶酶體途徑降解從而促進(jìn)三陰性乳腺癌細(xì)胞的增殖[8]。 miR- 15和let- 7是近年來廣泛研究的重要microRNAs，其可通過多種途徑抑制腫瘤細(xì)胞增殖、代謝和轉(zhuǎn)移[9- 10]。新近研究發(fā)現(xiàn)，HDAC3通過下調(diào)啟動(dòng)子區(qū)組蛋白乙?；瘉硪种苖iR- 15和let- 7基因轉(zhuǎn)錄，由此促進(jìn)三陰性乳腺癌細(xì)胞的增殖[11]。

除了作用于抑癌基因和腫瘤抑制因子以外，HDAC也可以通過調(diào)控不同組蛋白修飾的交叉會(huì)話來影響TNBC的發(fā)生與發(fā)展。本文作者新近研究發(fā)現(xiàn)，HDAC5和組蛋白去甲基酶LSD1(lysine specific demethylase)在TNBC患者的組織樣本中均高表達(dá)，并與腫瘤惡性程度正相關(guān)。HDAC5通過穩(wěn)定LSD1去泛素化酶USP28的活性來抑制LSD1蛋白的泛素化降解，從而提高LSD1的蛋白水平。此外，HDAC5還能與LSD1形成功能性復(fù)合體，協(xié)同抑制包括P21在內(nèi)的多種抑癌基因的表達(dá)[12]。LSD1是重要的抗腫瘤表觀遺傳治療靶點(diǎn)，其能夠特異性催化組蛋白H3K4一或二甲基化修飾的去甲基化，從而抑制抑癌基因轉(zhuǎn)錄[13- 14]。這一發(fā)現(xiàn)提示：HDAC5能通過與LSD1的交叉會(huì)話來協(xié)同促進(jìn)TNBC細(xì)胞增殖和遷移。

表1 HDAC的分類和特點(diǎn)Table 1 Classification and characteristics of HDAC

HDAC對(duì)腫瘤干細(xì)胞的增殖和干性維持亦具有重要調(diào)控作用。HDAC8通過穩(wěn)定Notch1蛋白導(dǎo)致Notch信號(hào)通路過度激活，由此促進(jìn)乳腺癌腫瘤干細(xì)胞增殖[15]。除HDAC8以外，研究發(fā)現(xiàn)HDAC1和HDAC7的高表達(dá)亦是維持TNBC干細(xì)胞干性、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和遷移的關(guān)鍵因素。使用siRNA沉默HDAC1或HDAC7均能改變TNBC腫瘤干細(xì)胞干性表型，并抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移[16]。腫瘤干細(xì)胞惡性增殖是包括三陰性乳腺癌在內(nèi)的多種腫瘤發(fā)生的始發(fā)因素，上述研究結(jié)果表明，多種HDAC家族蛋白在TNBC干細(xì)胞的干性維持和惡性增殖過程中發(fā)揮了重要的作用。

HDAC家族蛋白還可能參與腫瘤免疫逃逸。新近報(bào)道，抑制HDAC1可逆轉(zhuǎn)MDA-MB- 231細(xì)胞的免疫逃逸作用[17]，I類HDAC抑制劑entinostat可促進(jìn)T細(xì)胞對(duì)MDA-MB- 231細(xì)胞殺傷作用。該研究提示，HDAC1可能在TNBC免疫逃逸形成機(jī)制中發(fā)揮重要作用。

3 HDAC抑制劑在TNBC治療中的應(yīng)用

由于HDAC與TNBC發(fā)生的機(jī)制研究不斷取得進(jìn)展，近年來已開發(fā)多種以HDAC去乙?；富钚詾榘悬c(diǎn)的小分子抑制劑并單獨(dú)或聯(lián)合應(yīng)用于TNBC的基礎(chǔ)和臨床研究。

目前已有的HDAC非選擇性抑制劑主要包括：SAHA(vorinostat)、MS- 275(entinostat)、LBH589(panobinostat)、TSA(trichostatin A)、PXD101(belinostat)和PCI- 24781(abexinostat) 等。而HDAC選擇性抑制劑主要是靶向I類(HDAC1～3，8)和IIb類(HDAC6，10)HDAC，包括HDAC1和HDAC2抑制劑FK228(romidepsin)、HDAC3抑制劑RGFP966、HDAC4和HDAC5抑制劑LMK235、HDAC6抑制劑ACY- 1215(rocilinostat)、tubastatin A和tubacin，以及HDAC8抑制劑PCI- 34051等。值得注意的是，多種HDAC抑制劑不僅抑制去乙?；富钚? 而且能夠通過miRNA途徑干預(yù)HDAC基因表達(dá)。如：多種HDAC抑制劑(trichostatin A，valproic acid，apicidin)均可通過上調(diào)miRNA- 125a- 5p而在轉(zhuǎn)錄后水平下調(diào)HDAC5的表達(dá)，進(jìn)而通過caspase3和caspase9信號(hào)通路引起TNBC干細(xì)胞發(fā)生內(nèi)源性細(xì)胞凋亡，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖[18]。前述研究顯示使用HDAC抑制劑(SAHA，RGFP966，depsipeptide)亦可逆轉(zhuǎn)HDAC3介導(dǎo)的miR- 15和let- 7表達(dá)抑制。其機(jī)制在于，該抑制劑能激活致癌性轉(zhuǎn)錄因子MYC的表達(dá)，后者與miR- 15和let- 7基因啟動(dòng)子相互作用后, 上調(diào)這兩種miRNA的表達(dá)水平，繼而介導(dǎo)三陰性乳腺癌MDA-MB- 231和MDA-MB- 468細(xì)胞發(fā)生凋亡，從而發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。

目前，HDAC抑制劑與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用顯示出較好的抗TNBC增殖效應(yīng)，如LMK- 235與硼替佐米聯(lián)合用于TNBC治療能產(chǎn)生藥物協(xié)同作用[3]。除了聯(lián)合常規(guī)化療藥物，HDAC抑制劑還可與其他分子靶向藥物聯(lián)合應(yīng)用以增強(qiáng)其抗TNBC細(xì)胞增殖的作用。將廣譜HDAC抑制劑SAHA與TRAIL(tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand，腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體) 聯(lián)合處理三陰性乳腺癌MDA-MB- 231細(xì)胞系發(fā)現(xiàn)，相較單獨(dú)用藥，SAHA與TRAIL聯(lián)用可更顯著抑制細(xì)胞周期，使G0/G1期的細(xì)胞增加但S期細(xì)胞減少，同時(shí)還通過上調(diào)TRAIL死亡受體DR4/DR5表達(dá)和抑制抗凋亡蛋白BCL- 2及其下游分子表達(dá)而促進(jìn)癌細(xì)胞發(fā)生凋亡[19]。

2017年有研究發(fā)現(xiàn)，在TNBC小鼠模型中，聯(lián)合應(yīng)用HDAC抑制劑SAHA和辛伐他汀能夠通過激發(fā)細(xì)胞凋亡和中斷Rab7異戊烯基化明顯降低腫瘤生長速度[20]。同年還發(fā)現(xiàn)，選擇性Ⅱa類HDAC抑制劑TMP195可在體內(nèi)通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞表型來改變腫瘤微環(huán)境，從而減少小鼠體內(nèi)的腫瘤負(fù)荷、抑制腫瘤細(xì)胞肺部轉(zhuǎn)移[21]。該研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，TMP195和化療藥物或者與T細(xì)胞的細(xì)胞周期檢查點(diǎn)阻斷藥物聯(lián)合應(yīng)用能增強(qiáng)化療藥物對(duì)三陰性乳腺癌腫瘤抑制的持久性。上述研究提示，抑制HDAC具有重要的抗三陰性乳腺癌治療價(jià)值。

4 問題與展望

綜上所述，異常高表達(dá)的HDAC可以通過調(diào)控癌基因和抑癌基因表達(dá)、干預(yù)細(xì)胞信號(hào)通路、促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞干性維持以及參與腫瘤免疫逃逸等多種途徑促進(jìn)TNBC的惡性增殖、侵襲和遷移。且臨床長期隨訪研究發(fā)現(xiàn)HDAC的表達(dá)水平與TNBC的遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和生存期等顯著相關(guān)，顯示HDAC是重要的TNBC標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。目前已開發(fā)多種HDAC小分子抑制劑，其通過抑制HDAC的去乙?；富钚阅軌蛴行б种芓NBC腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。但由于HDAC作為組蛋白去乙?；讣韧ㄟ^催化組蛋白去乙?；诨虮磉_(dá)調(diào)控上游水平發(fā)揮抑制作用，又通過去乙?；鞍仔?yīng)分子來發(fā)揮功能調(diào)控作用，其作用途徑多樣和復(fù)雜。目前，HDAC促TNBC發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制尚未完全闡明，如能進(jìn)一步擴(kuò)大分析臨床TNBC患者腫瘤樣本中HDAC家族蛋白的表達(dá)差異與TNBC惡性程度和轉(zhuǎn)移的相關(guān)性，分析和鑒定HDAC家族蛋白促進(jìn)TNBC的下游效應(yīng)分子，將有望闡明HDAC家族蛋白促進(jìn)TNBC發(fā)生的分子機(jī)制。此外，HDAC蛋白家族成員眾多，除去乙?；富钚酝膺€可通過與蛋白分子形成復(fù)合物或相互作用干預(yù)靶蛋白的功能，因此必須進(jìn)一步深入解析HDAC家族各成員的結(jié)構(gòu)和功能特征，才能為特異性HDAC蛋白抑制劑的研發(fā)奠定基礎(chǔ)、為抗TNBC的臨床治療提供更有效的靶向治療藥物。