阿扎胞苷和地西他濱治療血液系統(tǒng)腫瘤的臨床分子學(xué)研究進展Δ

于 寧，唐一楠，張 鐳（中日友好醫(yī)院藥學(xué)部，北京 100029）

含有氮雜核糖片段的核苷是核苷胞苷的嘧啶類似物，較低劑量使用時，其作為有效的DNA 甲基化抑制劑，通常被稱為去甲基化藥物。 目前，在臨床上應(yīng)用的含有氮雜核糖片段的核苷類藥物有阿扎胞苷和地西他濱。 骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndrome，MDS）患者使用低劑量阿扎胞苷（75 mg／m2），每次治療持續(xù)7 d，每28 d 重復(fù)1 次的治療方案取得了成功，顯示出了卓越的療效優(yōu)化性［1］。 在相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，阿扎胞苷于2004 年經(jīng)美國食品藥品管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準用于治療MDS，阿扎胞苷是首個被批準用于治療MDS 的藥物［2］。 同樣，地西他濱也被證實在針對高風(fēng)險的MDS 時，低劑量（15 mg／m2），每8 h 給藥1 次，連用3 d，每6 周重復(fù)1 次的治療方案是具有活性的［3］。 2006 年，美國FDA 批準地西他濱上述劑量用于治療MDS。 隨后的1項隨機Ⅲ期試驗結(jié)果證明，較高劑量和強度的地西他濱治療方案（20 mg／m2，應(yīng)用時間＞5 d，每28 d 重復(fù)1 次）是更優(yōu)方案［4］。 因機制的復(fù)雜多樣，本文旨在綜述以阿扎胞苷和地西他濱為例的核苷類藥物在治療血液系統(tǒng)腫瘤中的分子學(xué)機制及相關(guān)分子學(xué)研究進展。

1 含有氮雜核糖片段的核苷類藥物的分子學(xué)作用

到目前為止，含有氮雜核糖片段的核苷類藥物有2 種主要的抗腫瘤活性機制：（1）其摻入DNA（或RNA）的細胞毒性導(dǎo)致誘發(fā)DNA 損傷應(yīng)答反應(yīng)；（2）通過抑制甲基轉(zhuǎn)移酶使DNA 低甲基化，修復(fù)正常細胞的生長與分化。 雖然阿扎胞苷和地西他濱被認為是完全類似的藥物，但是其也被證實在臨床試驗中表現(xiàn)出明顯不同的效果和不同的臨床療效。 療效的差異可能來自劑量的差異以及摻入RNA、DNA 的差異，該差異性將在下文敘述，其他差異來源可能與治療某種特定疾病的每例參與試驗的患者自身特點相關(guān)。

阿扎胞苷和地西他濱是由不同的代謝途徑實現(xiàn)其活性形式的［5］。 這個代謝途徑的第1 個限制步驟是依賴于ATP 磷酸化的核苷轉(zhuǎn)變?yōu)閱瘟姿岷塑眨謩e通過尿苷胞苷激酶催化阿扎胞苷和脫氧胞苷激酶催化地西他濱。 隨后，由上述2 個不同的激酶磷酸化產(chǎn)生阿扎胞苷的活性代謝產(chǎn)物5-aza-CTP，地西他濱的活性代謝產(chǎn)物5-aza-dCTP。 在復(fù)制過程中，由地西他濱衍生而來的5-aza-dCTP 被納入到新合成的DNA 中。 相反地，80%～90%的阿扎胞苷以5-aza-CTP 的形式連接至RNA上，而10%～20%的阿扎胞苷經(jīng)過核糖核苷還原酶的催化多步轉(zhuǎn)化為5-aza-dCTP 后插入至DNA 中。

2 含有氮雜核糖片段的核苷類藥物治療血液系統(tǒng)腫瘤的分子學(xué)機制

2.1 DNA 去甲基化

含有氮雜核糖片段的核苷類藥物較低劑量時，含有5-azadCTP 的DNA 通過不可逆地抑制DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferases，DNMT） 來 阻 止 DNA 甲 基 化， 特 別 是DNMT1，這種酶負責(zé)維持DNA 復(fù)制后的甲基化。 DNMT1 能夠識別包含5-aza-dCTP 的天然底物并且不可逆轉(zhuǎn)地綁定至胞嘧啶核苷類似物，進而抑制DNMT 的功能和導(dǎo)致其退化。 結(jié)果，在DNA 復(fù)制過程中甲基化標志丟失了，DNA 的低甲基化可以導(dǎo)致沉默抑癌基因的再激活。

以共價形式結(jié)合的DNMT-5-aza-dCTP-DNA 可誘導(dǎo)DNA損傷ATM／ATR 響應(yīng)路徑，最終導(dǎo)致細胞生長抑制、G2 細胞周期阻滯和細胞凋亡。 這種激活被大量的γ-H2AX 和DNA 修復(fù)蛋白（包括Chk1、Chk2 和RAD51［6］）的激活所呈現(xiàn)。 由核苷類藥物引起的DNA 損傷被堿基切除修復(fù)機制修復(fù)，其容易受到多聚ADP 核糖聚合酶的抑制［7］。 DNMT1 也被證明在DNA修復(fù)中發(fā)揮著作用，核苷類藥物對DNMT1 的抑制作用也可能間接地影響DNA 修復(fù)機制［8］。 最近的研究結(jié)果顯示，通過RNA 在核苷類藥物治療過程中的干擾來消耗盡DNMT1，能夠減少核苷類藥物誘導(dǎo)的DNA 損傷的形成，從而減少DNA 的損傷和DNA 的去甲基化［9］。 這進一步突出了除抑制DNMT 外的核苷類藥物發(fā)揮藥效的其他機制。

2.2 依賴于RNA 的影響

由于阿扎胞苷大部分與RNA 結(jié)合，故其藥效至少有部分是依賴于RNA 的作用，并且與細胞周期無關(guān)。 結(jié)合了5-aza-CTP 的RNA 通過減少轉(zhuǎn)運RNA（transfer RNA，tRNA）甲基轉(zhuǎn)移酶水平，抑制了tRNA 甲基化進程；此外，其擾亂了核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA） 的加工，最終導(dǎo)致信使RNA（messenger RNA，mRNA）的生成抑制和蛋白質(zhì)的合成抑制，從而誘導(dǎo)細胞凋亡［10］。 最近的研究結(jié)果表明，結(jié)合5-aza-CTP的RNA 能夠抑制核糖核苷酸還原酶M2 亞基的表達，從而影響由核糖核苷酸到脫氧核糖核苷酸的轉(zhuǎn)變，進而抑制DNA 合成與修復(fù)［11］。 比如地西他濱，其無法與RNA 進行結(jié)合，故其對RNA 的進程方面沒有任何直接影響。

2.3 免疫影響

除了去甲基化活性以外，含有氮雜核糖片段的核苷類藥物最近已被證明在惡性腫瘤細胞中能夠誘導(dǎo)特異性免疫應(yīng)答［12］。 通過分析不同的惡性腫瘤（乳腺癌、大腸癌和卵巢癌）阿扎胞苷治療細胞株對藥物的反應(yīng)，識別到阿扎胞苷誘導(dǎo)的免疫基因子集，其可被用于將原發(fā)性腫瘤分為低、高表達組，對于高表達組，阿扎胞苷聯(lián)合免疫治療已被證實是有益的［13］。此外，已證實DNA 甲基化抑制劑的治療可使小鼠黑色素瘤細胞對抗細胞毒性T 淋巴細胞抗原-4（anti-CTLA4）的敏感性降低，提示含有氮雜核糖片段的核苷類藥物與細胞程序性死亡受體1（PD1）／程序性死亡配體1（PD-L1）抗體的聯(lián)合治療可能顯示出協(xié)同效果。

3 阿扎胞苷與地西他濱的差異

在細胞周期的S 期，含有氮雜核糖片段的核苷類藥物的毒性最強，但是細胞毒作用要求藥物相對高劑量，而對DNA甲基化的影響則在藥物較低劑量時出現(xiàn)。 含有氮雜核糖片段的核苷類藥物從本質(zhì)上而言是不穩(wěn)定的，可通過胞苷的去氨基作用和自發(fā)的水解進而分解。 在低劑量時，含有氮雜核糖片段的核苷類藥物的作用隨著藥物本身的降解而迅速消失，因此，持續(xù)的劑量管理和幾個治療周期的安排是保證療效所必需的。 每種藥物應(yīng)該達到的治療標準是有活性的核苷類藥物活性代謝物的最大血藥濃度，阿扎胞苷應(yīng)達到3～11 μmol／L或地西他濱應(yīng)達到0.5 μmol／L［14-16］。 上述濃度已被證明能夠在患者的甲基化位點上誘導(dǎo)短暫的去甲基化，從而對含有氮雜核糖片段的核苷類藥物的作用機制提供了有價值的證明［17］。 然而到目前為止，全基因組DNA 甲基化的程度、腫瘤抑制基因的再表達與核苷類藥物臨床療效的關(guān)聯(lián)性尚未得到證實。

重要的是，對急性髓系白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）細胞株的人類基因表達的研究結(jié)果顯示，阿扎胞苷與地西他濱之間的藥物調(diào)控基因表達模式不相重疊，說明上述2種藥物可能有不同的目標基因［18］。 這種生化以外的差異的發(fā)現(xiàn)，可以解釋為何一種藥物可以對某例患者起作用而其他藥物卻沒有作用。

4 小結(jié)

含有氮雜核糖片段的核苷類藥物已經(jīng)被證實在治療高風(fēng)險MDS 和晚期AML 方面取得了重要的進展。 然而，雖然表現(xiàn)出顯著的療效，但患者仍整體預(yù)后差。 因此，更好地了解核苷類藥物的治療機制，并確定和驗證可以預(yù)測治療反應(yīng)應(yīng)答的生物標志物，以及了解導(dǎo)致核苷類藥物治療失敗的機制是極其重要的。

臨床前研究結(jié)果表明，地西他濱是比阿扎胞苷更有效的抗白血病藥；但是，臨床數(shù)據(jù)表明，阿扎胞苷比地西他濱更為有效。 為了闡明這個明顯的矛盾，在未來的研究中應(yīng)該優(yōu)化地西他濱當前的劑量標準。

當然，現(xiàn)有研究結(jié)果已表明單純使用核苷類藥物治療不足以達到長期緩解的目的。 因此，需要進一步研究核苷類藥物與其他藥物聯(lián)合應(yīng)用的有效性和適宜性，探尋新的治療策略，以提高患者的治療成功率及療效的耐久性。