組蛋白去乙?；敢种苿℉DACi）逆轉非小細胞肺癌耐藥性的新進展

孟萌，李紅玲，李鳳麗*

（1.天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，天津 300193；2.遼寧省凌源市中心醫(yī)院，遼寧 122500）

當前，在全球范圍內肺癌仍是常見的威脅人類健康的惡性腫瘤之一［1-3］。非小細胞肺癌（NSCLC）占肺癌總數(shù)的近85%～90%，即使患者對常規(guī)化學療法處于良好反應狀態(tài)下，總體生存時間為也僅為8～12個月［4，5］。 隨著現(xiàn)代腫瘤分子生物學及精準醫(yī)學的發(fā)展，NSCLC可以根據(jù)驅動腫瘤發(fā)生的特定基因突變、融合的精確分子進行分類，如：EGFR、KRAS、ALK、HER2、BRAF、NRAS等［6］。目前非小細胞肺癌治療方法主要包括基于鉑類的常規(guī)化療，基于精準信號分子的靶向治療以及基于PD-1/PD-L1免疫檢查點的免疫治療。但越來越多的研究證據(jù)表明非小細胞肺癌獲得性耐藥的產(chǎn)生限制了這些療法的臨床療效［7-10］。因此，深入研究NSCLC對化療耐藥、靶向治療耐藥以及免疫治療耐藥的分子機制有助于尋找新的分子靶點、新策略以有效克服或逆轉非小細胞肺癌獲得性耐藥［11-13］。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白去乙酰化酶抑制劑（HDCAi）能夠顯著逆轉非小細胞肺癌的獲得性耐藥，包括對常規(guī)化療、分子靶向治療以及腫瘤免疫治療的獲得性耐藥均展現(xiàn)出潛在的逆轉活性。組蛋白乙?；cDNA甲基化是基因表觀遺傳調控的主要方式。其中，組蛋白乙?；緩皆诙喾N類型的腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉移等惡性表型中發(fā)揮重要作用，并受組蛋白乙?；D移酶（histone acetyltransferase，HAT）和組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase，HDAC）兩類酶調節(jié)［14-16］。組蛋白去乙?；敢种苿℉DAC inhibitors，HDACi）可以通過改變細胞內組蛋白乙?；潭雀淖內旧|空間結構、染色體重塑，從而抑制目的基因轉錄，對腫瘤發(fā)生、耐藥起到關鍵作用［17］。在此，本文對組蛋白去乙?；讣易寮捌湟种苿?、基于HDACi逆轉非小細胞肺癌鉑類化療耐藥、精準靶向治療耐藥、腫瘤免疫治療耐藥等4個方面予以總結。

1 人組蛋白去乙酰化酶的分類及其抑制劑

目前，根據(jù)絲氨酸結合位點、MEF2結合結構域、乙?；Y構域以及核定位、輸出結構域等將人組蛋白去乙?；阜譃棰?、Ⅱ（ⅡA和ⅡB）、Ⅲ和Ⅳ四類。Ⅰ型由HDAC1、2、3、8 組成。ⅡA 型包括 HDAC4、5、7、9；ⅡB型包括HDAC6、10；Ⅲ型為NAD+依賴型組蛋白去乙?；?，包括SITR1-7；Ⅳ型只有一種，即HDAC11（如圖1所示）［18］。其中Ⅰ型、ⅡA型、ⅡB型以及Ⅳ型屬于鋅依賴型，Ⅲ型為NAD+依賴型組蛋白去乙?；?。

圖1 人組蛋白去乙?；傅慕Y構與分類

鑒于組蛋白去乙?；冈谀[瘤發(fā)生、發(fā)展、侵襲及耐藥等生物學功能中發(fā)揮重要的作用，研究人員開發(fā)出一系列的組蛋白去乙?；敢种苿℉DACi），主要如下：①伏立諾他（vorinostat，SAHA）于2006年第一個被美國FDA批準上市的廣譜HDAC抑制劑，用于治療皮膚 T細胞淋巴瘤［19］；②羅米地辛（romidepsin，F(xiàn)K228）于2009年和2011年先后被FDA批準用于治療皮膚T細胞淋巴瘤和外周T細胞淋巴瘤［20-22］；③貝利司他（belinostat，PXD101）2014年被FDA批準用于治療外周T細胞淋巴瘤［23，24］。這些抑制劑大多都是針對第Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ型HDAC的廣譜HDAC抑制劑；④短鏈脂肪酸類的butyrate針對Ⅰ型HDAC和ⅡA型 HDAC［25］；⑤苯甲酰胺類的entinostat針對Ⅰ型HDAC亞型［26］；⑥異羥肟酸類抑制劑tubacin只有少部分是選擇性HDAC6 抑制劑［27］；⑦西達本胺（chidamide）是由中國自主研發(fā)的新型HDAC抑制劑，選擇性針對亞型HDAC1-3及HDAC10，被批準用于治療外周T細胞淋巴瘤［28］；⑧panobinostat（LBH589）為泛組蛋白去乙?；敢种苿┯?015年被FDA批準治療多發(fā)性骨髓瘤［29］；⑨CUDC-101作為組蛋白去乙?；敢种苿┮验_展頭頸部鱗癌的臨床實驗［30］；（⑩tacedinaline（CI994），已開展針對多發(fā)性骨髓瘤和肺癌的臨床試驗［31］；11○Ⅲ型組蛋白去乙?；竤irtuin家族是一類NAD+依賴型，其結構及作用機制與其他3種典型的HDAC完全不同。目前對sirtuin蛋白抑制劑的研究相對較少，大部分抑制劑是針對SIRT1和SIRT2的去乙?；富钚砸种疲灿猩倭恳种苿┠軌蛞种芐IRT3和SIRT5的酶活性。sirtuin抑制劑主要包括：煙酰胺、sirtinol、splitomicin、cambinol及 suramin 等［32］。

2 基于HDACi逆轉非小細胞肺癌對鉑類常規(guī)化療耐藥

盡管鉑類療法仍是非小細胞肺癌的標準治療方法之一，但是肺癌患者的臨床反應率與臨床療效非常有限。其中，非小細胞肺癌（NSCLC）肺癌細胞獲得性耐藥的產(chǎn)生是NSCLC化療失敗的主要原因之一。越來越多的研究證據(jù)表明表觀遺傳學改變（組蛋白去乙?；感揎棧┡c肺癌的耐藥性與侵襲行為密切相關。研究顯示兩種順鉑耐藥NSCLC細胞系（H460/Pt和A549/Pt）胞系與親代細胞（H460和A549）相比，鉑類耐藥細胞表現(xiàn)出較強的侵襲特性，這可能與組蛋白去乙?；富钚杂嘘P。組蛋白去乙酰化酶抑制劑SAHA和ST3595有效抑制順鉑耐藥肺癌細胞的侵襲能力，ST3595的作用更強。進一步研究發(fā)現(xiàn)兩種HDAC抑制劑均在mRNA水平上調轉移抑制因子KiSS1。KiSS1上調顯著降低了順鉑肺癌耐藥細胞的侵襲能力。研究顯示，HDAC抑制劑通過上調KiSS1的機制來逆轉順鉑肺癌耐藥細胞的耐藥特性與侵襲能力［33］。

此外，另一項研究表明順鉑而非紫杉醇和阿霉素能誘導癌癥干細胞（CSC）的富集，并導致NSCLC細胞產(chǎn)生多藥耐藥表型。在體內模型研究證實，具有多藥耐藥特性的非小細胞肺癌中CSC轉錄因子表達上調。機制研究表明，順鉑導致C/EBP-β依賴性上調TRIB1表達，通過基因沉默實驗證實TRIB1在順鉑誘導的CSC富集和耐藥中的關鍵作用。值得注意的是，順鉑治療也促進了HDAC表達與活性的增加，從而使TRIB1與HDAC相互作用導致p53失活。同樣，HDAC沉默導致順鉑誘導的CSC降低，同時敲除HDAC和TRIB1表現(xiàn)出顯著的協(xié)同作用。另外，在NSCLC細胞模型中HDAC抑制劑和順鉑聯(lián)合用藥以TRIB1依賴性方式協(xié)同抗腫瘤作用，并在非小細胞肺癌體內模型中限制降低腫瘤的大小。可見，靶向抑制組蛋白去乙?；嘎?lián)合順鉑治療為克服非小細胞肺癌耐藥性提供了新的思路與方法［34］。

越來越多的證據(jù)表明組蛋白脫乙?；福℉DACs）的異常表達是多種腫瘤的重要標志之一，并介導腫瘤細胞對細胞毒為基礎常規(guī)化學療法的耐藥性的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)panobinostat（LBH589，一種有效的pan-HDAC抑制劑）與卡鉑聯(lián)合用藥在體內、外模型中均可有效殺傷對EGFR-TKI交叉耐藥的肺癌細胞，促使肺癌細胞對卡鉑化療敏感性增強［35］。

3 基于HDACi逆轉非小細胞肺癌對精準分子靶向治療耐藥的分子機制

基于驅動NSCLC基因組改變并導致腫瘤發(fā)生的主要腫瘤生物學事件包括EGFR、KRAS突變和各種ALK融合突變等，NSCLC對精準靶向治療所產(chǎn)的獲得性耐藥的機制各異，而組蛋白去乙?；敢种苿┠苣孓DNSCLC精準靶向治療的耐藥性。

3.1 表皮生長因子受體（EGFR）基因突變 表皮生長因子受體(EGFR)基因突變是東亞人群NSCLC最常見的驅動基因突變之一，發(fā)生率為30%～40%［36］。表皮生長因子受體-酪氨酸激酶抑制劑（epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors，EGFR-TKIs）單藥治療是EGFR基因突變晚期NSCLC患者的標準治療方案，但大多數(shù)患者會在用藥后9～14個月產(chǎn)生耐藥，其中EGFR基因第20號外顯子發(fā)生錯義突變（即T790M突變）是第一代TKI耐藥突變中最主要的類型［37］。因此，研究人員又開發(fā)了第二代、第三代的EGFR-TKIs，但耐藥的問題依然存在［38］。研究顯示，EGFR T790M突變耐藥與旁路激活、下游信號的上調、其他位點的突變、小細胞肺癌轉化等有關。三代EGFR-TKIs耐藥的可能機制包括EGFR C797S突變伴隨MET基因擴增［39］，以及除C797S的其他EGFR獲得性罕見突變，HER2、KRAS、PIK3CA基因擴增等。如何克服患者EGFR-TKI耐藥并提高療效成為肺癌治療領域的當前的研究熱點。最新研究表明，HDAC抑制劑Panobinostat（LBH589）能有效克服非小細胞肺癌對第三代EGFR-TKI（osimertinib，奧西替尼）產(chǎn)生的獲得性耐藥。LBH589和奧西替尼聯(lián)合用藥能協(xié)同降低不同的奧西替尼耐藥細胞系（包括具有C797S突變的細胞系）的存活率，并顯著抑制肺癌耐藥細胞集落形成與生長。LBH589靶向抑制組蛋白去乙?；嘎?lián)合奧西替尼能增強對非小細胞肺癌對奧西替尼耐藥細胞誘導凋亡。重要的是，LBH589與奧西替尼合用后有效抑制了肺癌耐奧西替尼細胞裸鼠異種移植瘤的生長。機制研究表明，LBH589和奧西替尼合用能增強奧西替尼耐藥肺癌細胞中Bim的升高。Bim升高對于該組合在誘導奧西替尼耐藥細胞凋亡中的關鍵作用。組蛋白去乙酰化酶抑制劑LBH589在臨床前模型中顯著逆轉非小細胞肺癌對第三代在EGFR-TKI的獲得性耐藥性，并具潛在臨床上克服奧西替尼耐藥性［40］。Azusa Tanimoto［41］等研究發(fā)現(xiàn)HDAC3選擇性抑制劑能夠逆轉BIM缺失導致的EGFR-TKI耐藥，因而認為HDACs可以作為肺癌EGFR-TKI耐藥治療的有效靶點。

3.2 表皮生長因子受體2 表皮生長因子受體2（HER2）無天然配體，但有跨膜區(qū)和胞內酪氨酸激酶區(qū)，可與家族其他成員形成二聚體發(fā)揮生物學功能，HER2胞內段酪氨酸激酶擁有最高的催化活性，形成異二聚體受體后可以通過MAPK或PI3K信號通路對腫瘤細胞的增殖、分化發(fā)揮調節(jié)作用［42，43］。在所有 NSCLC 病理類型中，HER2 陽性率最高，可達 17%～42%［44］。HER2 基因擴增及蛋白過表達被認為與NSCLC預后不良及EGFR-TKIs耐藥相關［45］。有研究證實HER2基因20號外顯子突變，如非移碼插入性突變（A775YVMA）所引起的ATP結合位點蛋白構象改變被認為與EGFRTKIs耐藥相關［46］。值得注意的是，約 10%～50%的NSCLC患者同時存在EGFR及HER2過表達，這部分患者癌癥復發(fā)可能性更高，總生存（OS）更短［47］。 臨床上同一分期、同一病理類型、采用同一治療方案的惡性腫瘤患者，其療效及預后卻常常明顯不同。研究顯示療效、預后及實際轉移情況的差異可歸因于個體的分子生物學改變的差異。當今肺癌臨床診治過程中，需要從分子水平尋找相關標志物，建立系統(tǒng)有效的療效判別、預后預測、分子分期診斷（臨床分期基礎上的預后亞型細分）等檢測體系，真正實現(xiàn)根據(jù)個體功能基因組學改變而制定肺癌的個體化治療方案。新型多靶點HDAC抑制劑CUDC-101可以同時抑制組蛋白去乙酰化酶（HDAC）、EGFR以及HER2，還能減少血管生成和調節(jié)免疫系統(tǒng)，具有潛在的臨床應用價值［48，49］。因此多靶點HDAC抑制劑CUDC-101為結構母核的新型靶向治療藥物研究正在積極開展。在EGFR-TKI耐藥的NSCLC細胞，組蛋白去乙酰化酶抑制劑YF454A和埃洛替尼通過阻斷細胞周期并誘導細胞凋亡，在抑制細胞生長方面顯示出強大的協(xié)同作用。與單獨的單一藥物相比，聯(lián)合治療導致腫瘤生長和腫瘤重量顯著降低。這種聯(lián)合療法在轉錄和蛋白質水平上均顯著下調了幾種關鍵的EGFR-TKI耐藥相關受體酪氨酸激酶的表達，例如 Her2、c-Met、IGF1R 和 AXL，從而阻斷了下游激活分子Akt和ERK。轉錄組譜分析進一步顯示，YF454A和埃洛替尼協(xié)同抑制細胞周期途徑，并降低細胞周期相關基因（如MSH6和MCM7）的轉錄［50］。

3.3 KRAS突變 盡管針對EGFR和ALK精準治療取得一定的療效，但對于具有KRAS突變的患者尚無有效的治療方案。研究表明，RAS-ERK通路調控FOXO3a蛋白的穩(wěn)定性和定位，而FOXO3a蛋白是細胞死亡和細胞周期的重要調節(jié)因子。主要調節(jié)凋亡蛋白BIM、FASL及細胞周期調控分子p21Cip1、p27Kip1。研究顯示，HDAC抑制劑會影響FOXO3a蛋白的表達和定位，與MEK抑制劑合用后增加NSCLC對KRAS突變的敏感性。在RAS突變的肺癌細胞，MEK抑制劑和HDAC抑制劑的聯(lián)合用藥能靶向抑制FOXO3a活化介導的細胞代謝活性，產(chǎn)生協(xié)同作用，進而上調BIM和細胞周期抑制因子。在體內模型中，貝利司他和曲美替尼合用后顯著誘導BIM和細胞周期抑制因子p21Cip1、p27Kip1，下調FOXO3a所導致的腫瘤形成。可見，靶向MEK、HDAC雙重分子有望作為KRAS突變群體的NSCLC 治療的新策略［51］。

4 基于HDACi逆轉非小細胞肺癌免疫治療耐藥性

組蛋白去乙?；敢种苿┠茉鰪妌eratinib與抗PD-1抗體聯(lián)合用藥的抗非小細胞肺癌活性。機制研究表明，neratinib和HDAC抑制劑聯(lián)用后通過自噬作用下調多種HDAC蛋白表達，同時導致PD-L1、PD-L2表達降低。在非小細胞肺癌neratinib與HDAC抑制劑聯(lián)用可有助于激活進抗腫瘤免疫反應［52］。腫瘤免疫檢查點抑制劑治療可用于非小細胞肺癌（NSCLC）治療。然而，仍有相當大比例的患者沒有治療反應或產(chǎn)生耐藥性。研究顯示，潛在的免疫治療耐藥機制包括：缺乏程序性死亡配體1（PD-L1）表達；腫瘤抗原表達能力下降；存在抑制免疫的腫瘤微環(huán)境。mocetinostat是Ⅰ/Ⅳ型HDACs的選擇性抑制劑，這是一類與腫瘤和免疫細胞免疫調節(jié)基因表觀遺傳沉默有關的蛋白質家族。在NSCLC模型中，mocetinostat增強PD-L1和抗原呈遞。mocetinostat能減少腫瘤內T調節(jié)細胞（Tregs）和潛在的骨髓衍生抑制細胞（MDSC）種群，并上調腫瘤內CD8+種群。在活體檢測中，經(jīng)治療患者的Tregs也顯示出對FOXP3和HELIOS的顯著降低調節(jié)。mocetinostat調節(jié)腫瘤細胞中的免疫相關基因及腫瘤微環(huán)境中的免疫細胞類型，增強檢查點抑制劑治療，克服免疫治療耐藥性［53］。

5 小結

本文圍繞組蛋白去乙酰酶的結構、組成及基于組蛋白去乙酰化酶抑制劑克服非小細胞肺癌耐藥的分子機制，分別探討了HDACi在非小細胞肺癌對鉑類基礎的常規(guī)化療、精準分子靶向治療以及基于免疫檢查點PD-1/PD-L1基礎的免疫治療的耐藥性（圖2），探索靶向表觀遺傳調控增強化療、靶向治療或免疫治療的敏感性，克服肺癌細胞耐藥作用與機理，為克服肺癌多藥耐藥、EGFR T790M突變耐藥、腫瘤免疫耐藥等獲得性耐藥提供新的理論基礎與實驗依據(jù)，為肺癌精準治療提供新的策略與思路。

圖2 HDACi逆轉非小細胞肺癌耐藥策略