組蛋白甲基化修飾在多發(fā)性骨髓瘤發(fā)生發(fā)展中的作用研究進(jìn)展*

多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是以終末分化的漿細(xì)胞克隆性增生為特征的血液系統(tǒng)惡性腫瘤，可引起全身多臟器功能損害，主要表現(xiàn)為骨質(zhì)破壞、腎損害、貧血、高鈣血癥及感染等。雖然MM的治療取得較大進(jìn)展，患者生存期獲得延長(zhǎng)，但易復(fù)發(fā)且不可治愈。本文旨在探討MM的發(fā)病機(jī)制、尋找更為有效的治療靶點(diǎn)。

MM的生物學(xué)特性錯(cuò)綜復(fù)雜，是一種異質(zhì)性很強(qiáng)的血液系統(tǒng)腫瘤，多種因素共同參與MM 的發(fā)生發(fā)展，主要包括遺傳學(xué)異常［1］、骨髓微環(huán)境的改變［2-3］和表觀遺傳學(xué)異常［4］。近年研究顯示，表觀遺傳學(xué)異常在MM 發(fā)生和疾病演變過程中扮演重要角色，包括DNA 甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA。組蛋白修飾包括組蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、類泛素化及瓜氨酸化。MM患者全基因測(cè)序結(jié)果顯示，多種組蛋白甲基化酶發(fā)生突變，包括去甲基化酶UTX、甲基化酶MLL 和MMSET［5-6］。上述發(fā)現(xiàn)為MM 的聯(lián)合化療提供新的治療靶點(diǎn)。組蛋白甲基化較為復(fù)雜，通?？砂l(fā)生在組蛋白N末端的賴氨酸（K）或精氨酸（R）殘基上，其功能與位點(diǎn)（K 或R）和甲基化程度（單、二或三甲基化）相關(guān)，如H3K4me3、H3K36me3、H3K79me3、H4R3me1 和H4K20me1 可激活相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄，而H3K9me3 和H3K27me3 則抑制基因轉(zhuǎn)錄［7-8］。組蛋白甲基化過程由組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶（histone methyltransferases，HMTs）和組蛋白去甲基化酶（histone demethylases，HDMs）共同調(diào)節(jié)，從而調(diào)控下游基因表達(dá)?，F(xiàn)將組蛋白甲基化調(diào)節(jié)酶及其在MM中的作用綜述如下。

1 HMTs

目前，已知的賴氨酸甲基化轉(zhuǎn)移酶（lysine meth?yltransferases，KMTs）超過30 余種，分屬KMT1～8 個(gè)家族（表1）。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為兩類，一類為含有SET結(jié)構(gòu)域，另一類包含DOT1L結(jié)構(gòu)域。精氨酸甲基化則主要由PRMTs（protein arginine methyltransfer?ase）家族成員催化完成，PRMTs 催化甲基基團(tuán)從S-腺苷甲硫氨酸（SAM）轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)精氨酸胍基的氮原子上。主要有3 個(gè)亞型：非對(duì)稱精氨酸二甲基化（ω-NG，NG-asymmetric dimethylarginine，ADMA），對(duì)稱精氨酸二甲基化（ω-NG，NG-symmetric dimethylar?ginine，SDAM）和精氨酸單甲基化（ω-NG-monomethy?larginine，MMA）。目前，已知有9 種PRTMs，分別為PRTM 1～9（表1）。

2 HDMs

組蛋白賴氨酸殘基的去甲基化酶（histone lylsine demethylases，KDMs）分為兩大類，一類為KDM1 家族成員，主要依靠FAD 為輔助因子完成去甲基化，如LSD1（lysinespecific histonedemethylase 1），以甲醛和非甲基化的賴氨酸殘基為產(chǎn)物的去甲基化酶，可與co-REST、BHC80、HDAC1/2 等蛋白形成復(fù)合物發(fā)揮作用，作用于H3K4me1/2；另一類家族成員則包含1個(gè)JMJC（Jumonji C）結(jié)構(gòu)域，依賴于Fe（Ⅱ）和α-酮戊二酸為輔因子，可對(duì)H3K4、H3K9和H3K36等多個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行去甲基化作用。包括多個(gè)亞型（KDM2～7）（表2）。目前，對(duì)精氨酸殘基的去甲基化酶報(bào)道很少，有研究顯示KDM 家族的部分成員，如KDM3A 和KDM6B，也可以在精氨酸殘基去甲基化［9］。JMJD6（Jumonji domain-containing protein 6）為包含JMJC 結(jié)構(gòu)域的鐵及2-酮戊二酸依賴的加雙氧酶，可對(duì)H3R2、H4R3 進(jìn)行去甲基化。此外，組蛋白甲基化酶也會(huì)針對(duì)非組蛋白作用，從而影響重要的細(xì)胞信號(hào)通路，包括NF-κB、RAS 通路、PI3K/Akt、Wnt/βcatenin、P53和ERα通路［10］。

表1 HMTs及其作用位點(diǎn)

表2 KDMs及其作用位點(diǎn)

表2 KDMs及其作用位點(diǎn)（續(xù)表2）

3 組蛋白甲基化在MM發(fā)生發(fā)展中的作用

3.1 甲基化轉(zhuǎn)移酶

MMSET 亦稱為WHSC1/NSD2，是目前在MM 中研究最多的HMTs。約15%～20%MM 患者發(fā)生t（4；14）易位，導(dǎo)致IgH上MMSET和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體3（FGFR3）過表達(dá)。t（4；14）易位患者無進(jìn)展生存期（progression-free survival，PFS）和總生存率（overall survival，OS）顯著縮短，但硼替佐米可克服這種不良預(yù)后［11］。MMSET主要催化H3K36雙甲基化和H4K20 的雙、三甲基化。MM 中MMSET 過表達(dá)導(dǎo)致H3K36me2 水平增高，引起癌基因轉(zhuǎn)錄激活，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖［12］，受影響的基因還包括細(xì)胞周期（如cy?clin E2）、凋亡和P53通路（如BAX和Bcl2）、DNA修復(fù)（如ATM和GADD45A）和整合素介導(dǎo)的信號(hào)通路（如CDC42）［13］。既往研究報(bào)道MMSET還可以甲基化Au?rora激酶A（AURKA）導(dǎo)致P53蛋白酶體降解，從而引起腫瘤細(xì)胞增殖［14］。MMSET亦可與表觀遺傳學(xué)的抑制物相互作用，如sin3a、HDAC1-2和H3K4去甲基化酶LSD1/KDM1A，形成轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合物。MMSET、KAP1 和HDACs 形成的復(fù)合物可通過抑制miR-126導(dǎo)致c-myc 水平增高，刺激MM 細(xì)胞增殖［15］。沉默MMSET后可導(dǎo)致MM細(xì)胞周期停滯，誘導(dǎo)凋亡［16］。

MMSET 亦與耐藥密切相關(guān)，使其成為一個(gè)潛在的治療靶點(diǎn)。MMSET 可調(diào)節(jié)干擾素調(diào)節(jié)因子4（in?terferon regulatory factor 4，IRF4）的表達(dá)，抑制該基因可增強(qiáng)硼替佐米療效。MMSET 高表達(dá)還使得DNA損傷修復(fù)增加，導(dǎo)致部分患者對(duì)DNA 損傷類藥物不敏感。臨床上也觀察到表達(dá)t（4；14）患者在應(yīng)用DNA損傷類藥物后（如馬法蘭）很快復(fù)發(fā)［17］。MMSET在高效的同源重組和非同源末端連接兩種DNA修復(fù)過程中是必需的，體外使其沉默后可增加對(duì)化療藥物的敏感性［18］。最近通過高通量篩選，5 種潛在的MMSET 抑制物被鑒定篩選，但仍需進(jìn)一步工作確定其在MM中的作用［19］。

EZH2 為多疏抑制復(fù)合物2（polycomb repressive complex 2，PRC2）的催化亞基。其可催化H3K27me3，從而抑制靶基因轉(zhuǎn)錄，并參與調(diào)控細(xì)胞周期、細(xì)胞衰老、細(xì)胞分化等生理或病理過程［20］。近年EZH2成為MM中的研究熱點(diǎn)，其在MM進(jìn)展過程中上調(diào)，并與高危表型和不良預(yù)后相關(guān)［21］。EZH2過表達(dá)還與IL-6A、c-myc激活或miR26a下調(diào)相關(guān)。有研究通過全基因組測(cè)序詳細(xì)闡釋了MM中H3K27me3相關(guān)標(biāo)志，發(fā)現(xiàn)了常見的激活（H3K4me3富集）和沉默（H3K27me3富集）的特殊靶基因，與疾病進(jìn)展及不良預(yù)后相關(guān)［22］。應(yīng)用EZH2特異性抑制劑UNC199和GSK343可重新激活參與分化、細(xì)胞周期和凋亡的相關(guān)基因起到抗MM作用。雖然有研究表明在MMSET高表達(dá)的MM細(xì)胞中EZH2抑制劑敏感性增強(qiáng)，但有研究［23］并未發(fā)現(xiàn)兩者間存在關(guān)聯(lián)，該結(jié)果尚需進(jìn)一步研究。研究表明，UNC199還可通過影響miRNAs表達(dá)導(dǎo)致下游癌基因或活化因子下調(diào)［24］。EZH2也參與骨髓瘤骨病的發(fā)生發(fā)展。成骨前體細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄抑制因子（growth factor independence 1，GFI1）介導(dǎo)的RUNX2沉默依賴于HDAC1、LSD1（KDM1A）和EZH2的募集［25］。這些研究成果提示其可能成為潛在的治療靶點(diǎn)。多種EZH2抑制劑目前在實(shí)體腫瘤和淋巴瘤中已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，有單藥應(yīng)用亦有聯(lián)合化療方案。其中最具潛力的是tazemetostat/EPZ-6438，在淋巴瘤患者中觀察到良好療效，且不良反應(yīng)較?。?6］。而GSK2816126單藥臨床試驗(yàn)的結(jié)果欠佳，Ⅰ期臨床試驗(yàn)入組復(fù)發(fā)的非霍奇金淋巴瘤、MM和實(shí)體腫瘤患者，起始劑量從50 mg開始，逐漸升至最大劑量3 000 mg。結(jié)果顯示22例可評(píng)估的患者中，僅1例部分緩解和7例疾病穩(wěn)定［27］。目前，已被中止試驗(yàn)。但相關(guān)生物標(biāo)志物的鑒定可能會(huì)增加此類藥物的臨床療效。Laurie等［28］發(fā)明一項(xiàng)基于基因表達(dá)的EZ評(píng)分體系，能夠預(yù)測(cè)EZH抑制物在HMCL和初診MM中的敏感性。

G9a和GLP屬于Su（var）3-9家族，主要負(fù)責(zé)常染色質(zhì)組蛋白H3K9位點(diǎn)的單、雙及三甲基化進(jìn)而抑制相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。G9a 與胚胎發(fā)育、腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、認(rèn)知及適應(yīng)性行為和脂肪形成等多種生物過程密切相關(guān)［29］。近期研究顯示，GLP在冒煙型骨髓瘤患者中高表達(dá)［30］。在急性淋巴細(xì)胞白血病、急性髓細(xì)胞白血病、淋巴瘤和MM 細(xì)胞系中，應(yīng)用siRNA 技術(shù)或小分子抑制劑降低G9a表達(dá)可顯著抑制瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，上述研究結(jié)果提示G9a/GLP 可成為MM 治療潛在的新靶點(diǎn)。

KMT1/SUV39H1負(fù)責(zé)H3K9的三甲基化，在正常骨髓漿細(xì)胞和MM患者漿細(xì)胞中存在差異表達(dá)。H3K9甲基化是異染色質(zhì)蛋白（heterochromatin protein1，HP1）染色區(qū)的停泊位點(diǎn)，在異染色質(zhì)形成及基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中具有重要作用［31］。SUV39H1被發(fā)現(xiàn)可結(jié)合RUNX1的抑制區(qū)域。在MM中，高表達(dá)的SUV39H1與不良預(yù)后相關(guān)，敲除后導(dǎo)致增殖減低、凋亡增加、ROS過度產(chǎn)生和DNA損傷。SUV39H1抑制物chaetocin在人MM細(xì)胞系和原代細(xì)胞中具有抗瘤細(xì)胞作用［32］。

KTM2/MLL 可催化H3K4 甲基化，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄激活。MLL（mixed lineage leukemia）家族成員MLL1-5在7%MM 患者中發(fā)生突變，但對(duì)患者的PFS 和OS 均無顯著性影響［33］。

PRMT5可催化組蛋白和非組蛋白精氨酸殘基的甲基化［34］。PRMT5參與分化、增殖、同源重組和細(xì)胞遷移，在多種血液系統(tǒng)腫瘤和實(shí)體腫瘤中被發(fā)現(xiàn)過表達(dá)［35］。PRMT5被發(fā)現(xiàn)在MM中上調(diào)，并與不良預(yù)后相關(guān)。應(yīng)用siRNA 敲低或抑制劑EPZ015666 可在HMCL 和原代細(xì)胞中抑制細(xì)胞周期，誘導(dǎo)凋亡。此外，口服的EPZ015666可在小鼠模型中有效降低瘤負(fù)荷。EPZ015666在淋巴瘤中可介導(dǎo)P53甲基化，但在MM中其甲基化并不依賴于P53［36］。相反，TRIM21被證實(shí)為PRMT5 在MM 中的結(jié)合物，導(dǎo)致經(jīng)典NF-κB信號(hào)通路受抑，從而使IKK介導(dǎo)的自噬增強(qiáng)［37］。

PRMT4 作為精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶1（coactivitor-as?sociated arginine methyltransferase1，CARM1）的輔助刺激因子，介導(dǎo)H3R2me2a、H3R17me2a、H3R26me2a和非組蛋白甲基化，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。Drew 等［38］首次驗(yàn)證EZM2302，一種選擇性PRMT4抑制劑，體外具有抗MM 作用。Nakayama 等［39］也于體外證明另一個(gè)PRMT4特異性抑制劑TP-064在MM中的抗增殖作用。

3.2 去甲基化酶

KDM1A也稱為L(zhǎng)SD1，介導(dǎo)H3K4me1/2去甲基化，抑制轉(zhuǎn)錄。但在特定條件下，KDM1A也可去除H3K9單雙甲基，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄激活。KDM1A還可與其他表觀遺傳學(xué)調(diào)控復(fù)合物，如NuRD、SIRT1、CoREST/HDAC、MMSET和SIN3A/HDAC聯(lián)合作用［40］。此外，KDM1A還可抑制P53功能［41］。KDM1A在多種血液系統(tǒng)腫瘤和實(shí)體腫瘤中表達(dá)增高［42］，但KDM1A/LSD1在MM中的作用尚存爭(zhēng)議。有研究發(fā)現(xiàn)癥狀型MM和漿細(xì)胞白血?。╬lasma cell leukemia，PCL）患者中LSD1的水平顯著高于無進(jìn)展MM患者，且E-鈣黏附蛋白和波形纖維蛋白的水平降低；還可抑制破骨形成，增加MM細(xì)胞對(duì)HDAC抑制劑的敏感性；與MMSET形成抑制復(fù)合物，支持其在MM中的成瘤功能［43］。相反，Wei等［44］研究發(fā)現(xiàn)，KDM1A的種系突變會(huì)促進(jìn)MM發(fā)展。此外，KDM1A在MM進(jìn)展過程中下調(diào)，在MGUS 和MM 中KDM1A 也低于正常漿細(xì)胞；KDM1A突變的細(xì)胞中富含myc基因。KDM1A的抑制劑GSK-LSD1在小鼠模型中可促進(jìn)MGUS發(fā)展；抑制KDM1A還可促進(jìn)U266和原代細(xì)胞增殖。KDM1A/LSD1在MM中的作用如何仍需進(jìn)一步研究。

KDM3/JMJD1C 賴氨酸去甲基化酶家族包括KDM3A、KDM3B 和JMJD1C。正常情況下，KDM3A和KDM3B 介導(dǎo)H3K9me1/2 去甲基化，在精子發(fā)育、干細(xì)胞自我更新和脂肪生成中發(fā)揮作用［45］。Ohguchi等［46］研究發(fā)現(xiàn)，KDM3A-KLF2-IRF4軸在MM 細(xì)胞存活中發(fā)揮重要作用。KDM3A 水平在MGUS 和MM 患者中較正常對(duì)照增高，敲除KDM3A 可起到抗MM 效應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)KLF2（Krüppel-like factor 2）和IRF4 下調(diào)。KLF2在支持正常的B細(xì)胞和漿細(xì)胞功能方面發(fā)揮作用。IRF4 為漿細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子，可促進(jìn)漿細(xì)胞成熟，且為MM 成瘤所必需［47］。有研究證實(shí)，KDM3A 在慢性缺氧條件下培養(yǎng)的MM 細(xì)胞中上調(diào)，敲除后可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，進(jìn)一步證實(shí)HIF1α 介導(dǎo)的KDM3A 上調(diào)可誘導(dǎo)長(zhǎng)鏈非編碼RNA MALAT1表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)糖酵解基因和抗凋亡途徑，提示在MM進(jìn)展過程中，MALAT 表達(dá)亦上調(diào)［48］。結(jié)果表明，HIF1α-KDM3A-MALAT1在缺氧的MM細(xì)胞中為潛在的治療靶點(diǎn)。上述研究結(jié)束均表明，KDM3A 在MM 中有促成瘤的作用，因此需尋找特異性抑制劑［49］。

KDM5（JARID1）家族（KDM5A-D）介導(dǎo)H3K4me1-3去甲基，其中對(duì)H3K4me3親和力最高，可直接抑制轉(zhuǎn)錄，或與其他抑制因子協(xié)同作用。3個(gè)獨(dú)立的初診MM患者隊(duì)列的生存分析顯示，KDM5B是預(yù)后不良的危險(xiǎn)因素。全KDM5 抑制劑KDOAM-25 處理MM 細(xì)胞系MM1s，發(fā)現(xiàn)G1期停滯，細(xì)胞存活減少，ChIP-sequencing分析顯示H3K4三甲基化水平增高［50］。另一種KDM5抑制劑compound33已被鑒定，但尚未應(yīng)用在MM中［51］。

KDM6A（UTX）和KDM6B（JMJD3）介導(dǎo)H3K27me2/3去甲基化。UTX通常與其他表觀遺傳調(diào)控因子共同作用，如HMTs MLL2/3和HATs P300/CBP，激活轉(zhuǎn)錄［52］。已在10%MM患者中發(fā)現(xiàn)UTX表達(dá)的突變?nèi)笔В?3］。在髓外MM和PCL，UTX的突變率達(dá)到30%～40%。Ohguchi等［54］研究發(fā)現(xiàn)，沉默UTX可促進(jìn)瘤細(xì)胞增殖、黏附性和致瘤性，還可以增強(qiáng)MM細(xì)胞對(duì)EZH2抑制劑的敏感性，主要與Bcl-6重激活、繼發(fā)IRF4和c-myc抑制有關(guān)。表明EZH2抑制劑治療存在UTX突變的患者具有臨床意義。而KDM6B/JMJD3則相反，其在MM中高表達(dá)，缺失后則可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。NF-κB信號(hào)通路可激活KDM6A，依次上調(diào)MAPK通路相關(guān)基因，包括ELK和FOS，從而促進(jìn)瘤細(xì)胞存活。KDM6B介導(dǎo)的MAPK通路活化是非去甲基化依賴的。KDM6B被鑒定為一種抑癌基因，在17p13缺失的高?；颊咧信cTP53協(xié)同作用［55］。上述研究結(jié)果均證實(shí)KDM6A 可作為EZH2 抑制的標(biāo)志，而KDM6B則可能成為潛在的MM治療靶點(diǎn)。GSK-J4為首個(gè)KDM6家族的小分子抑制劑，但其抑制效果與KDM5類似［56］。因此，有必要開發(fā)特異性的KDM6抑制劑。

4 結(jié)語

組蛋白甲基化過程在MM中發(fā)揮重要作用，與表位突變、基因組不穩(wěn)定、MM進(jìn)展、耐藥性出現(xiàn)和短暫的PFS 有關(guān)。深入研究組蛋白甲基化異常對(duì)MM 發(fā)病機(jī)制的影響，有助于尋找新的治療干預(yù)靶點(diǎn)。針對(duì)HMTs 或HDMs 的藥物已被證明可改變表觀遺傳格局，誘導(dǎo)抑癌基因重新表達(dá)。但臨床應(yīng)用的一項(xiàng)重要限制為不良反應(yīng)。此外，表觀遺傳靶向藥物對(duì)正常細(xì)胞群的長(zhǎng)期影響亟需進(jìn)一步研究。該類藥物未來將進(jìn)入個(gè)體化治療，新的生物標(biāo)志物識(shí)別、新藥開發(fā)及多藥聯(lián)合等均可提供臨床指導(dǎo)。