表觀(guān)遺傳藥物研發(fā)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

江芮 呂柯孬 潘學(xué)峰，， 崔新霞 申世剛 丁良

（1. 河北大學(xué)醫(yī)學(xué)院，保定 071000；2. 北京理工大學(xué)生命學(xué)院，北京 100081；3. 河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，保定 071000）

表觀(guān)遺傳機(jī)制主要涉及染色質(zhì)中DNA、組蛋白等分子的化學(xué)修飾狀態(tài)對(duì)基因表達(dá)的影響，及基因所編碼的產(chǎn)物（生物分子）所決定的遺傳性和不可遺傳性改變。當(dāng)前，已知的表觀(guān)遺傳修飾主要包括DNA和組蛋白的修飾，如DNA甲基化/去甲基化、各種類(lèi)型的組蛋白可逆性修飾，以及調(diào)節(jié)非編碼RNA等。上述表觀(guān)遺傳修飾可通過(guò)影響染色質(zhì)的構(gòu)象狀態(tài)影響基因轉(zhuǎn)錄，如出現(xiàn)在人和其他哺乳類(lèi)生物基因組中“CpG島”內(nèi)胞嘧啶甲基化可使相應(yīng)部位染色質(zhì)變 “致密”，抑制基因轉(zhuǎn)錄；組蛋白N端尾部無(wú)序結(jié)構(gòu)域內(nèi)氨基酸殘基的乙?；揎椏上魅踅M蛋白和DNA之間的作用，促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄。迄今為止，在包括癌癥、心臟病、糖尿病和精神疾病等長(zhǎng)期困擾人類(lèi)健康的重大疾病過(guò)程均發(fā)現(xiàn)有異常的表觀(guān)遺傳修飾［1］。利用“藥物”人為干預(yù)這些疾病過(guò)程中的異?；虮磉_(dá)（基因沉默或上調(diào)）以實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的治療已成為當(dāng)今醫(yī)藥科技的一個(gè)熱點(diǎn)?；诖?，本文試圖對(duì)當(dāng)前表觀(guān)遺傳藥物研發(fā)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)。

1 表觀(guān)遺傳修飾類(lèi)型

1.1 DNA甲基化修飾

哺乳動(dòng)物DNA甲基化修飾通常由DNA甲基轉(zhuǎn) 移 酶（DNA methyltransferase，DNMT） 將 S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的“甲基”添加到位于基因上游啟動(dòng)子或結(jié)構(gòu)基因的5'側(cè)的CpG島胞嘧啶中［2］（圖1-A）。目前已發(fā)現(xiàn)4種DNMTs，其中DNMT1負(fù)責(zé)基因組特定部位的DNA甲基化模式的維持，DNMT3A、DNMT3B以及DNMT3L則負(fù)責(zé)胚胎早期發(fā)育過(guò)程所必需的DNA甲基化修飾［3］。CpG島甲基化修飾通常會(huì)關(guān)閉所在部位基因的轉(zhuǎn)錄。研究表明，一些腫瘤細(xì)胞內(nèi)抑癌基因的失活可歸因于其啟動(dòng)子區(qū)CpG島的過(guò)度甲基化修飾和基因組范圍內(nèi)低水平甲基化修飾。這種DNA的甲基化修飾紊亂可以直接誘發(fā)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，增加罹患腫瘤風(fēng)險(xiǎn)［4］。與此類(lèi)似，諸多神經(jīng)退行性疾病也存在異常DNMT活性（突變導(dǎo)致）［5］。當(dāng)今，DNA甲基化的差異性已經(jīng)被用作腫瘤發(fā)展的早期診斷依據(jù)，如CpG島甲基化表型（CpG Island methylator phenotype，CIMP）已用于不同亞型的胃癌的表征［6］。

1.2 組蛋白修飾

核小體核心組蛋白N端無(wú)序結(jié)構(gòu)域中賴(lài)氨酸、精氨酸殘基部位的乙?；?去乙酰化、甲基化/去甲基化、泛素化修飾，以及絲氨酸殘基部位的磷酸化修飾等是組蛋白表觀(guān)修飾的主要形式［7］（圖1-B）。其中，甲基化和乙?；亲钪匾慕M蛋白修飾方式。組蛋白修飾可影響核小體的穩(wěn)定，與異染色質(zhì)形成、DNA損傷修復(fù)、基因組穩(wěn)定性等直接有關(guān)［8］。組蛋白修飾異?？梢?jiàn)于腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)變性疾病和糖尿病等常見(jiàn)疾?。?］。

1.3 非編碼RNA

非編碼RNA（Non-coding RNA，ncRNA）是不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子的統(tǒng)稱(chēng)，即除mRNA之外所有類(lèi)型的RNA分子?？梢罁?jù)所含堿基數(shù)分為小非 編 碼 RNA（Small noncoding RNAs，microRNA，miRNA）和長(zhǎng)非編碼RNA（Long noncoding RNAs，lncRNA）［10］。其中miRNA參與基因表達(dá)的調(diào)控（截至2018年10月，劍橋MicroRNA數(shù)據(jù)庫(kù)（miRBase）已有38 589個(gè)MicroRNA條目收錄（The miRBase Sequence Database，Release 22.1），而 lncRNA 則參與異染色質(zhì)形成、X染色體失活、基因組印記、細(xì)胞凋亡等過(guò)程［11］。目前，臨床和實(shí)驗(yàn)室研究最多的是小干擾 RNA（Small interfering RNA，siRNA）。SiRNA通過(guò)與靶基因的mRNA（Messenger RNA）特異結(jié)合可有效降解特定的mRNA，造成相應(yīng)基因沉默（RNA 干擾）［12］（圖 1-C）。2018 年 8 月，美國(guó)食品和藥物管理局（FDA，USA）批準(zhǔn)了第一種基于RNA干擾的治療方法，用于治療一種可能損害心臟和神經(jīng)功能的罕見(jiàn)疾?。?3］。

2 表觀(guān)遺傳藥物的研究

2.1 DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑

針對(duì)異常DNA甲基化研發(fā)的DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑（DNMTsI）主要分為核苷類(lèi)抑制劑、非核苷類(lèi)抑制劑和反義寡核苷酸類(lèi)抑制劑。

2.1.1 核苷類(lèi)抑制劑 核苷類(lèi)DNMTsI通過(guò)在DNA復(fù)制過(guò)程中摻入新合成的DNA分子發(fā)揮作用。比如用相應(yīng)的DNMTsI取代“CpG”島中的胞嘧啶，在不影響互補(bǔ)鏈間“CG”配對(duì)的同時(shí)，避免DNMT對(duì)原有胞嘧啶堿基的識(shí)別和甲基化修飾。這類(lèi)抑制劑包括阿扎胞苷（5'-氮雜胞苷，Azacitidine）、地西他濱（Decitabine）、澤布拉林（Zebularine）等或以胞嘧啶核苷為母體的衍生物等。這些核苷類(lèi)DNMTsI能與DNMT中半胱氨酸殘基上的巰基共價(jià)結(jié)合的方式抑制 DNMT 的轉(zhuǎn)甲基活性［14］（表 1）。

圖1 表觀(guān)遺傳修飾的類(lèi)型方式

2005年，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了阿扎胞苷和地西他濱在骨髓增生異常綜合征（Myelodysplastic syndromes，MDS）等惡性血液系統(tǒng)疾病的臨床治療［15-16］。但上述藥物的臨床治療劑量常導(dǎo)致患者出現(xiàn)嚴(yán)重胃腸道反應(yīng)和表現(xiàn)出骨髓毒性［17-19］。當(dāng)前研究者正對(duì)上述藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，以期獲得穩(wěn)定性好、對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性高、藥物不良反應(yīng)更低、且水溶性好、便于口服給藥的新型衍生物。此外，臨床上常見(jiàn)的硫鳥(niǎo)嘌呤（6-Thioguanine）可通過(guò)與DNA轉(zhuǎn)甲基酶形成共價(jià)復(fù)合物抑制 DNMT1的活性（也抑制胞苷脫氨酶）［20］，常用于治療急性淋巴細(xì)胞白血病，自身免疫性疾病（如克羅恩氏病、類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎）和器官移植接受患者；澤布拉林（Zebularine）則是一種含有2-（1H）嘧啶環(huán)酮的胞苷類(lèi)DNA甲基化抑制劑，能通過(guò)與DNMT共價(jià)結(jié)合有效解除處于超甲基化修飾狀態(tài)的p16基因的DNA甲基化修飾［21］。概言之，核苷類(lèi)DNMT抑制劑一般均能與DNMT酶共價(jià)結(jié)合，以復(fù)合物形式影響DNA的甲基化修飾，因此這類(lèi)藥物普遍存在細(xì)胞毒性。臨床中，為了降低藥物的副作用一般采取與其他類(lèi)抗腫瘤藥物聯(lián)合用藥。

2.1.2 非核苷類(lèi)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑 非核苷類(lèi)DNMTsI不含胞嘧啶核苷的骨架結(jié)構(gòu)，依據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分為氨基苯甲酸類(lèi)、多酚類(lèi)、肼類(lèi)、鄰苯類(lèi)、二酰胺類(lèi)等［22-24］。其中，氨基苯甲酸類(lèi)的代表是普魯卡因（Procaine），其能特異性結(jié)合富含“CpG”的DNA序列，阻止DNMT與該DNA部位結(jié)合。普魯卡因可在多種腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮阻止DNA甲基化作用［25］。多酚類(lèi)藥物包括表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯［（-）-epigallocatechin-3-gallate，EGCG，綠茶的一種多酚類(lèi)化合物］能與DNMT1的催化中心結(jié)合，干擾DNMT對(duì) “CpG”中胞嘧啶甲基化修飾［25-26］。姜黃素（Curcumin）也是一種多酚類(lèi)化合物，可選擇性抑制DNMT1、組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶p300（Histone acetylatransferase，IC50為 50-25 μmol/L）和組蛋白去乙?；福℉istone deacetylase），且能激活Nrf2-Keap1途徑（清除氧游離基），抑制NF-κB（Nuclear factor-kappa B，NF-κB）的激活（降低炎性細(xì)胞因子的表達(dá)）［27］。有研究表明，姜黃素可借抑制NF-κB以時(shí)間和劑量依賴(lài)的方式抑制胰腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)［28］。盡管姜黃素安全性好，但水溶性差，體內(nèi)代謝快，因此其生物利用度低［29］。根據(jù)2017年進(jìn)行的針對(duì)120多項(xiàng)有關(guān)姜黃素研究的回顧分析可知，姜黃素的不穩(wěn)定、高活性及難于被有效利用等是制約姜黃素臨床應(yīng)用的主要問(wèn)題。當(dāng)前美國(guó)政府已經(jīng)為“替補(bǔ)和整合健康國(guó)家中心”（The National Center for Complementary and Integrative Health）撥款1.5億美元用于姜黃素的研究［30］。其中，通過(guò)改進(jìn)姜黃素遞送方式如制成納米顆?；蛑|(zhì)體以提高其生物利用度成為了研究重點(diǎn)［31］。很多案例表明，人工設(shè)計(jì)的抑制劑似乎優(yōu)于天然來(lái)源的抑制劑，如RG108可直接抑制DNMT催化結(jié)構(gòu)域，且檢測(cè)不出任何細(xì)胞毒性［32］。RG108是依據(jù)DNMT催化結(jié)構(gòu)域的分子結(jié)構(gòu)，利用計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化得到的第一個(gè)人類(lèi)DNMT抑制劑。最近，隨著越來(lái)越多的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域晶體結(jié)構(gòu)解析成功，將會(huì)有更多人采取類(lèi)似RG108的方法來(lái)設(shè)計(jì)和優(yōu)化DNMT抑制劑［33］。同時(shí)，基于線(xiàn)性判別分析（Linear discriminant analysis，LDA）及虛擬篩選可能會(huì)助推針對(duì)天然來(lái)源的DNMT抑制劑的有效識(shí)別。最近，已利用高通量篩選（High throughput screening，HTS）發(fā)現(xiàn)了2種新的 DNMT 抑制劑 SW155246 和 SID49645275［34］，但這些篩選出的DNMT抑制劑的藥理學(xué)信息未見(jiàn)公開(kāi)。

2.1.3 反義寡核苷酸類(lèi)抑制劑 反義寡核苷酸（Antisense Oligonucleotide）可與mRNAs某一區(qū)段互補(bǔ)發(fā)揮抑制基因表達(dá)的作用，如人工合成的反義寡核苷酸藥物MG98可特異結(jié)合DNMT1 mRNA3'端，抑制其作為蛋白質(zhì)翻譯的模板，可有效激活因甲基化而沉默的抑癌基因，從而發(fā)揮抑制腫瘤的作用［35］。

表1 DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑（DNMTsi）的臨床研究階段

2.2 組蛋白靶點(diǎn)抑制劑

當(dāng)前，處于臨床試驗(yàn)中的組蛋白靶點(diǎn)抑制劑主要為組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑和組蛋白去乙?；敢种苿?，其他類(lèi)型的組蛋白靶點(diǎn)抑制劑相對(duì)較少（表 2）。

2.2.1 組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑 組蛋白甲基化修飾主要發(fā)生在組蛋白賴(lài)氨酸和精氨酸殘基上，分別由組蛋白賴(lài)氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（Histone lysine methyltransferases，HKMTs）與組蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（Histone arginine methyltransferase，HRMTs）負(fù)責(zé)催化。HKMTs催化賴(lài)氨酸殘基的單、雙和三價(jià)甲基化，而HRMTs催化精氨酸的單甲基化、不對(duì)稱(chēng)或?qū)ΨQ(chēng)二價(jià)甲基化［37］。

迄今，已鑒定和表征了50多種HKMTs［38］。其中，PCR2（Polycomb repressive complex 2）通過(guò)對(duì)組蛋白H3賴(lài)氨酸K27 位點(diǎn)甲基化修飾沉默基因轉(zhuǎn)錄［39］。針對(duì)PCR2的催化結(jié)構(gòu)域EZH2（Enhancer of zeste homolog 2）研發(fā)了系列組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑（HMTsi），如 Tazemetostat（EPZ-6483）可有效抑制EZH2的催化活性或阻礙EZH2的SET區(qū)域發(fā)生改變，對(duì)抑制非霍奇金淋巴瘤（Non-Hodgkin lymphoma，NHL） 有 效［40］， 但 2018年 9月，F(xiàn)DA 叫 停 了Epizyme公司正在進(jìn)行的關(guān)于Tazemetostat臨床實(shí)驗(yàn)，原因是需要對(duì)由Tazemetotstat可能誘發(fā)包括T細(xì)胞淋巴母細(xì)胞淋巴瘤（T-LBL）等繼發(fā)性惡性腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)加以綜合評(píng)估（表2）。GSK126是新型的EZH2抑制劑，可高效抑制H3K27me3及H3K27me2，同時(shí)能有效抑制EZH2突變型DLBCL細(xì)胞系的增殖，并誘導(dǎo)敏感細(xì)胞系中EZH2靶基因的轉(zhuǎn)錄激活［41］。此外，GSK126還可通過(guò)阻斷Wnt/β-catenin信號(hào)通路，消除干細(xì)胞樣骨髓瘤細(xì)胞［41］。據(jù)報(bào)道，骨髓瘤細(xì)胞的增殖與H3K27甲基化有關(guān)［42］。同時(shí)，組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶MMSET過(guò)表達(dá)能促進(jìn)多發(fā)性骨髓瘤的發(fā)生，與患者的預(yù)后、腫瘤的分期分級(jí)和侵襲性密切相關(guān)［43］。

G9a（ 又稱(chēng) EHMT2 或 KMT1C） 和 GLP（G9a樣蛋白1，也稱(chēng)為EHMT1或KMT1D）是主要的賴(lài)氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶，主要催化H3K9雙價(jià)甲基化修飾，以及H3K27 的甲基化修飾等［44］。研究發(fā)現(xiàn)G9a在食管鱗狀細(xì)胞癌、肝細(xì)胞癌、侵襲性肺癌、腦癌、多發(fā)性骨髓瘤和侵襲性卵巢癌中過(guò)表達(dá)［45］。BIX01294是第一個(gè)能選擇性抑制G9a/GLP的底物競(jìng)爭(zhēng)性HKMTs抑制劑，能下調(diào)H3K9me2表達(dá)。然而B(niǎo)IX01294在細(xì)胞測(cè)定中活性較弱，且在濃度高于 4.1 μmol/L 時(shí)具有細(xì)胞毒性［37］。UNC0638是基于UNC0224和UNC0321進(jìn)一步合成出的化合物，在多種細(xì)胞內(nèi)能特異地大幅度下調(diào)H3K9me2。但UNC0638在體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)較差，不適合動(dòng)物研究［46］。進(jìn)一步優(yōu)化合成出UNC0642，其不僅表現(xiàn)出較高的體外效能和優(yōu)異的選擇性，且在細(xì)胞中表現(xiàn)出強(qiáng)大的靶向性［46］。端粒沉默干擾因子（Disruptor of telomeric silencing1-like，DOT1L）主要催化H3K79的單、雙和三價(jià)甲基化修飾（H3K79me1，H3K79me2 和H3K79me3），是體內(nèi)融合基因MLLAF9誘導(dǎo)白血病發(fā)生和維持所必需的HMTs［47］。有報(bào)道表明，當(dāng)前已發(fā)現(xiàn)的DOT1L抑制劑均存在代謝不穩(wěn)定問(wèn)題［48］。

雖然HKMTs抑制劑在臨床前和臨床試驗(yàn)中表現(xiàn)出抗腫瘤作用，但當(dāng)前大多數(shù)的HKMT抑制劑都缺乏細(xì)胞和動(dòng)物水平上藥理學(xué)信息。HRMTs迄今在哺乳動(dòng)物中共發(fā)現(xiàn)了9種［50］，HRMTs抑制劑多停留在細(xì)胞生物學(xué)水平上，尚未見(jiàn)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道。

2.2.2 組蛋白去甲基化酶抑制劑 組蛋白甲基化的動(dòng)態(tài)修飾在染色質(zhì)重塑過(guò)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，錯(cuò)誤的組蛋白去甲基化與眾多人類(lèi)疾病有關(guān)［51］。自2004年首次發(fā)現(xiàn)組蛋白去甲基化酶（Histone demethylase，HDMs）以來(lái)，已確定了2大類(lèi)組蛋白去甲基酶，分別為賴(lài)氨酸特異性組蛋白去甲基酶（Lysine specific demethylases，LSDs）和 JMJD（Jumanji domain-containing protein）組蛋白去甲基化酶［52］。由于組蛋白的甲基化是一種動(dòng)態(tài)可逆的表觀(guān)遺傳修飾過(guò)程，因此人們相信組蛋白中大多數(shù)能被甲基化修飾的賴(lài)氨酸殘基都存在著專(zhuān)用的組蛋白去甲基酶。當(dāng)前，針對(duì)這些組蛋白賴(lài)氨酸去甲基酶抑制劑的研究已經(jīng)取得了不少的成果。例如，GSK-J1是一種高效的 H3K27去甲基酶抑制劑，體外試驗(yàn)顯示針對(duì)含有JMJD3（KDM6B）和 UTX（KDM6A）結(jié)構(gòu)域的組蛋白去甲基酶的 IC50分別為 28 nmol/L 和 53 nmol/L，而且對(duì)這兩類(lèi)組蛋白去甲基的選擇性高出針對(duì)其他類(lèi)型的組蛋白去甲基10倍以上［46］。GSK-J4鹽酸鹽是GSK-J1前體，具有細(xì)胞滲透能力，而且是第一個(gè)可選擇性抑制H3K27組蛋白去甲基酶JMJD3和UTX的抑制劑。已有的數(shù)據(jù)表明，GSK-J4鹽酸鹽體外無(wú)細(xì)胞試驗(yàn)時(shí)的IC50為60 nmol/L，能選擇性抑制JMJ家族的去甲基化酶活性［53］。AS-8351是一種可被用于誘導(dǎo)人胚肺成纖維細(xì)胞向功能性心肌細(xì)胞的重編程過(guò)程的HDMs抑制劑［54］。ORY-1001（RG-6016）二鹽酸鹽是對(duì)賴(lài)氨酸特異性組蛋白去甲基酶LSD1/KDM1A具有較強(qiáng)選擇性的抑制劑，IC50小于20 nmol/L，同時(shí)對(duì)FAD依賴(lài)的氨基氧化酶也具高度選擇性，因此較為安全，可口服給藥［55］。SP2509則是最近研發(fā)的一種對(duì)組蛋白賴(lài)氨酸殘基去甲基化酶LSD1具有選擇性的抑制劑［52］。SP2509能在體外實(shí)驗(yàn)中降低共阻遏物CoREST與LSD1的結(jié)合，促進(jìn)啟動(dòng)子區(qū) “轉(zhuǎn)錄許可型”（Transcription permissive）H3k4me3修飾，提高慢粒白血病患者細(xì)胞內(nèi)p21、p27及與“CAAT/增強(qiáng)子”結(jié)合的蛋白α的表達(dá)，促進(jìn)慢粒白血病細(xì)胞的分化和抑制其克隆性生長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)尾靜脈注射可有效延長(zhǎng)免疫剝奪小鼠的存活［56］。同時(shí)，SP2509能有效抑制人急性髓細(xì)胞性白血病（Acute myeloid leukemia，AML）細(xì)胞的增殖，并誘導(dǎo)其凋亡［57］。LDS1在各種血液系統(tǒng)的惡性腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)，其通過(guò)促使抑癌基因p53位點(diǎn)上的K370me去甲基化，從而抑制p53的信號(hào)傳遞［58］。

盡管如此，現(xiàn)有在研的HDMs抑制劑普遍存在活性低等問(wèn)題。造成這種情況的根本原因可能與細(xì)胞內(nèi)HDMs所能影響的表型過(guò)于復(fù)雜，造成HDMs的確切作用機(jī)制難以精確辨認(rèn)，以及尚缺乏更詳盡的HDMs非催化結(jié)構(gòu)域功能信息有關(guān)。

2.2.3 組蛋白去乙酰化酶抑制劑 組蛋白去乙?；福℉istone deacetylase，HDACs）是催化組蛋白去乙?；囊活?lèi)蛋白酶，在基因表達(dá)的表觀(guān)遺傳調(diào)控中發(fā)揮不可或缺的作用。迄今已在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了至少18個(gè)HDACs的亞型，可依據(jù)酵母菌HDAC序列的相似性分為4類(lèi)［59］。針對(duì)上述組蛋白去乙?；傅囊种苿℉DACIs）具有誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞損傷、細(xì)胞周期停滯，增強(qiáng)bax基因表達(dá)抑制bcl-2的基因表達(dá)，以及影響細(xì)胞周期抑制因子p21CIP1/WAF1等作用，在體外細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型中均被證明具有抗腫瘤作用［60］。目前研究最廣泛的HDACIs主要分為異羥肟酸類(lèi)、苯甲酰胺類(lèi)、環(huán)肽類(lèi)、短鏈脂肪酸類(lèi)和多酚類(lèi)。當(dāng)前市面上有很多HDAC抑制劑銷(xiāo)售，但主要用于實(shí)驗(yàn)研究。其中臨床效果較好的有曲古抑菌素（Trichostatin，TSA）、CI994等。曲古抑菌素是最早發(fā)現(xiàn)的天然可逆性HDACIs，通過(guò)抑制Ⅰ型和Ⅱ型HDACs可有效上調(diào)細(xì)胞中組蛋白乙?；剑龠M(jìn)細(xì)胞分化，阻滯細(xì)胞周期，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［61］。以喉鱗癌為例，HDAC1與SIRT1（HDACs之一）在喉鱗癌組織中呈現(xiàn)高表達(dá)，其與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和預(yù)后相關(guān)［62］。喉鱗癌屬于鱗狀細(xì)胞癌，其通過(guò)HDAC1和HDAC2與p53相關(guān)蛋白p63（TP63）結(jié)合形成活性轉(zhuǎn)錄抑制因子復(fù)合物，抑制促凋亡Bcl-2基因，促進(jìn)鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)展［63］。CI994（Tacedinaline）目前主要用做抗癌藥，對(duì)HDAC1的抑制IC50為0.57 μmol/L，可使細(xì)胞周期停滯在G1 期［88］。

當(dāng)前，盡管發(fā)現(xiàn)了眾多HDAC抑制劑，但普遍選擇性不高。諸多研究表明HDAC各亞型在生長(zhǎng)發(fā)育及疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程發(fā)揮重要作用［8］，因此當(dāng)前亟需高效的HDAC抑制劑，但由于各種亞型催化位點(diǎn)序列的高相似性，使得高選擇性HDAC抑制劑的設(shè)計(jì)、合成變得異常困難。

2.2.4 組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)移酶抑制劑 組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（Histone acetyltransferases，HAT）在組蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、核受體和酶等細(xì)胞蛋白的賴(lài)氨酸殘基上“加載”乙酰基，激活基因轉(zhuǎn)錄。這類(lèi)乙?；D(zhuǎn)移酶不只局限于對(duì)組蛋白乙酰化修飾，也能對(duì)許多非組蛋白進(jìn)行乙酰化修飾。HAT為雙底物酶，能催化輔因子乙酰輔酶A（Ac-CoA）和含賴(lài)氨酸的兩個(gè)底物之間的反應(yīng)，根據(jù)序列同源性和底物乙?；再|(zhì)，現(xiàn)已鑒定出HAT1、GCN5/PCAF、MYST、p300/CBP和Rtt109等5個(gè)亞家族［89］。HAT抑制劑（HATsi）主要為雙底物抑制劑和小分子抑制劑。雙底物抑制劑能模擬兩種HAT底物，但其代謝穩(wěn)定性差，細(xì)胞滲透性不足，限制了在細(xì)胞中的應(yīng)用；當(dāng)前已有的小分子HAT抑制劑主要來(lái)自天然產(chǎn)物，其抑制劑不具選擇性，且大部分含有酚類(lèi)結(jié)構(gòu)，易于氧化［90］。如來(lái)自銀杏果實(shí)和葉子中的有毒酚類(lèi)化合物銀杏酸原先發(fā)現(xiàn)可有效抑制蛋白的“sumoylation”化，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)其也能抑制組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)移酶（HAT）［91］。與此類(lèi)似，茴香酸（Anacardic acid）也能有效地抑制p300及p300/CBP相關(guān)因子的組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶活性，但除此之外，茴香酸還能抗細(xì)菌和抗微生物，抑制前列腺素合成，以及抑制酪氨酸酶和脂肪氧合酶等活性［92］。除天然的組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶抑制劑之外，人工設(shè)計(jì)的組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶抑制劑也陸續(xù)上市，如A-485、C646和Remodelin等。A-485是可選擇性抑制組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶p300/CBP的組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶抑制劑，對(duì)p300 HAT的IC50為0.06 μmol/L［93］。相較于BET溴區(qū)蛋白和其他多于150種的非表觀(guān)遺傳藥物靶點(diǎn)，A-485對(duì)p300/CBP更具選擇性。由于p300/CBP參與結(jié)腸癌、肝癌、前列腺癌等在內(nèi)的多種人類(lèi)惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展，尤其是血液系統(tǒng)惡性腫瘤，因正常造血干細(xì)胞的產(chǎn)生和功能發(fā)育過(guò)程中需要p300/CBP，其失活突變會(huì)造成血液系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)生［94］。A-485在大多數(shù)多發(fā)性骨髓瘤（MM）細(xì)胞系中能有效抑制其生長(zhǎng)［95］。與此相似，C646也是一種組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶p300的抑制劑，相比于其他乙?；D(zhuǎn)移酶，C646可優(yōu)先作用于p300，能阻斷胃癌細(xì)胞系的存活和侵襲［96］。此外，“Remodelin”是一種有效的針對(duì)乙?；D(zhuǎn)移酶 NAT10 的抑制劑［97］。

表2 組蛋白修飾酶靶點(diǎn)抑制劑的臨床研究階段

當(dāng)前，有關(guān)HAT抑制劑的研發(fā)依然需要面對(duì)許多問(wèn)題，包括很多HAT活性與酶動(dòng)力學(xué)有關(guān)的催化機(jī)制尚待明確；HAT常常與其他蛋白形成復(fù)合體，使得HAT抑制劑在細(xì)胞水平和體內(nèi)疾病模型中的基礎(chǔ)研究復(fù)雜化。即便如此，借助高通量篩選，已經(jīng)對(duì)大量的化合物的乙酰基轉(zhuǎn)移酶抑制能力進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)一些噻唑類(lèi)衍生物可降低組蛋白的特異性乙?；钚裕虼肃邕蝾?lèi)衍生物可能更具潛力［98］。

2.3 siRNA藥物

由于siRNA能特異沉默基因表達(dá)，因此可以在腫瘤基因治療和遺傳學(xué)上罕見(jiàn)的孤兒疾病的治療中具有價(jià)值。目前，眼部注射、靜脈注射及局部遞送的siRNA藥物研發(fā)有了突破性進(jìn)展。一些siRNA藥物表現(xiàn)出良好的臨床治療效果。如PF-655（又名PF-04523655）可靶向沉默RTP801基因，使低氧誘導(dǎo)型因子 1（Hypoxia inducible factor-1，HIF-1）下調(diào)，控制細(xì)胞增殖和血管發(fā)生。在臨床I期試驗(yàn)中，將PF-655注射進(jìn)眼球玻璃體能治療糖尿病性黃斑水腫（Diabetic macular edema，ME）和年齡相關(guān)性黃斑變性（Age-related macular edema，AMD）［99］。除此之外，CALAA-01是用環(huán)糊精聚合物包被的siRNA納米顆粒，可通過(guò)降低核糖核苷酸還原酶M2亞基（Ribonucleotide reductase M2 subunit，RRM2） 的 水平抑制腫瘤生長(zhǎng)并使腫瘤變小［102］。ALN-VSP02含有兩種不同的siRNA分子，用SNALP制成脂質(zhì)納米顆?？煞謩e靶向調(diào)控血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）和紡錘體驅(qū)動(dòng)蛋白（Kinesin spindle protein，KSP/Eg5）［104］。 再 如，Patisiran（又名ALN-TTR01），當(dāng)用于治療轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（Transthyretin，TTR）介導(dǎo)的淀粉樣變性時(shí)，可有效抑制突變型和非突變型轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白的產(chǎn)生［106］。ALN-RSV01是針對(duì)呼吸道合胞病毒（Respiratory syncytial virus pneumonia，RSV）N-蛋白mRNA研發(fā)的抗病毒siRNA藥物，在體外和體內(nèi)表現(xiàn)出特異抑制RSV的活性，可防止感染繼發(fā)的閉塞性細(xì)支氣管炎綜合征（Bronchiolitis obliterans syndrome，BOS），其霧化劑在臨床II期試驗(yàn)中表現(xiàn)了良好的治療效果（表3）。

當(dāng)前，siRNA藥物處于快速進(jìn)入臨床階段（表3）［108］，但真正大范圍應(yīng)用尚需根本解決以下問(wèn)題，包括有效降低siRNA藥物潛在的“脫靶”風(fēng)險(xiǎn)（在存在堿基錯(cuò)配對(duì)的情況下siRNA和靶標(biāo)mRNA分子發(fā)生“互補(bǔ)配對(duì)”，并發(fā)揮作用）；降低siRNA經(jīng)腎小球過(guò)濾快速排出腎臟；避免血管內(nèi)切酶降解；逃逸溶酶體降解等問(wèn)題。此外，RNAi可誘發(fā)潛在的先天免疫應(yīng)答［109］。為此，人們嘗試在不影響siRNA藥效的前提下對(duì)siRNA進(jìn)行化學(xué)修飾以提高其抗核酸酶降解能力，增強(qiáng)siRNA的穩(wěn)定性，或?qū)iRNA包封于脂質(zhì)體、無(wú)機(jī)納米載體或高分子聚合材質(zhì)的樹(shù)枝狀大分子、聚合物膠束等納米遞送體中以提高siRNA穩(wěn)定性。很多數(shù)據(jù)表明，上述納米遞送體既能有效避免siRNA分子在血管內(nèi)降解，且可降低siRNA分子潛在的免疫毒性，可以極大地改善siRNA藥物的藥代動(dòng)力學(xué)特征［110］。

表3 siRNA藥物的臨床研究階段

3 展望

染色質(zhì)表觀(guān)遺傳修飾紊亂可見(jiàn)于腫瘤、糖尿病、心腦血管等諸多重大疾病的病理過(guò)程，為此臨床上亟需可針對(duì)疾病狀態(tài)下表觀(guān)遺傳修飾紊亂實(shí)施干預(yù)的藥物。多年的臨床和實(shí)驗(yàn)室研究表明，對(duì)表觀(guān)遺傳修飾異常引起的疾病使用表觀(guān)遺傳藥物治療可以更具針對(duì)性，療效明顯優(yōu)于傳統(tǒng)抗癌藥。在臨床實(shí)踐中，表觀(guān)遺傳藥物既可單獨(dú)使用，也可與傳統(tǒng)抗癌藥聯(lián)用，在提高療效的同時(shí)也極大地降低了傳統(tǒng)抗癌藥的毒副作用。人們普遍期待表觀(guān)遺傳修飾催化劑為靶點(diǎn)的表觀(guān)遺傳藥物的發(fā)展能為包括腫瘤、糖尿病和心腦血管等眾多嚴(yán)重困擾人類(lèi)健康福祉的重大疾病的根治帶來(lái)福音。

在取得成效的同時(shí)，當(dāng)前的表觀(guān)遺傳藥物的研發(fā)也面對(duì)著諸多的難題，如siRNA靶向遞送藥物有潛在的脫靶問(wèn)題，已上市的阿扎胞苷和地西他濱等干預(yù)DNA甲基化修飾的藥物能導(dǎo)致骨髓抑制和引發(fā)胃腸道癥狀，而可干預(yù)組蛋白修飾的表觀(guān)遺傳藥物普遍有細(xì)胞毒性等。但是，隨著對(duì)參與表觀(guān)修飾催化劑的分子結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制的深入了解，將不僅有助于從天然產(chǎn)物中篩選有效的表觀(guān)遺傳藥物，而且勢(shì)必對(duì)現(xiàn)有基于知識(shí)的表觀(guān)遺傳藥物的分子設(shè)計(jì)（Knowledge- based epigenetic drug design）和化學(xué)合成起到促進(jìn)作用，加之包括底物模擬物建模、高通量和虛擬篩選等新方法和新技術(shù)的應(yīng)用，相信表觀(guān)遺傳藥物的研發(fā)會(huì)很快呈現(xiàn)出快速發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)。