甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A在腫瘤發(fā)生中的作用及其抑制劑研發(fā)現(xiàn)狀

王鵬飛 ，陳奕

（1. 國家新藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室腫瘤藥理組，中國科學(xué)院上海藥物研究所，上海 201203；2. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3. 煙臺新藥創(chuàng)制山東省實(shí)驗(yàn)室，中科環(huán)渤海（煙臺）藥物高等研究院，山東 煙臺 264000）

在人體中有3個(gè)甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶（methionine adenosyltransferase，MAT）蛋白參與了S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）的合成，它們分 別 是MAT1A，MAT2A和MAT2B。MAT1A和MAT2A是催化亞基而MAT2B是調(diào)節(jié)亞基[1]，分布于機(jī)體不同位置，調(diào)控合成SAM，為DNA，RNA和蛋白質(zhì)的甲基化修飾提供甲基，影響它們的表達(dá)和作用，最終發(fā)揮不同生物學(xué)功能。MAT1A主要位于肝細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞，形成MATⅠ（MAT1A二聚體）和MATⅢ（MAT1A四聚體）[1]。MAT2A則主要位于肝外細(xì)胞，與MAT2B形成MATⅡ[2]。MAT1A是肝臟中的主要MAT亞型并在正常肝組織中負(fù)責(zé)合成SAM，是肝臟正常生命活動維持所必需。但在肝癌中該亞型表達(dá)下調(diào)，MAT2A則表達(dá)上調(diào)，因此MAT1A/MAT2A的表達(dá)比例被視為肝癌發(fā)生的生物標(biāo)志物[3]。此外，在其他多種腫瘤中也發(fā)現(xiàn)MAT2A發(fā)揮著重要作用[4]，由此認(rèn)為在腫瘤組織中，更依賴于MAT2A主導(dǎo)的SAM合成，而不是MAT1A，故MAT2A在抗腫瘤研究中受到更多關(guān)注。

MAT2A的主要功能是催化甲硫氨酸和腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）生成SAM[5]。雖然SAM可選擇性地促進(jìn)肝癌和結(jié)直腸癌細(xì)胞的凋亡而不影響正常肝細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞的凋亡[6]，但其可以作為甲基供體，影響下游底物的甲基化水平，改變基因表達(dá)從而促進(jìn)癌癥發(fā)展。比如，在哺乳動物雷帕霉素靶蛋白1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）驅(qū)動的癌癥中，mTORC1可以升高SAM的水平，為RNA甲基轉(zhuǎn)移酶提供底物，從而促進(jìn)mRNA甲基化和癌細(xì)胞增殖[7]。在提供甲基之后，SAM轉(zhuǎn)變?yōu)镾-腺苷同型半胱氨酸（S-adenosyl homocysteine，SAH），進(jìn) 而 被SAH水解酶切割成同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）和腺苷（見圖1）[8]。Hcy被甲硫氨酸合成酶和甜菜堿-同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶重新甲基化為甲硫氨酸[9-10]，或通過轉(zhuǎn)硫通路轉(zhuǎn)化為半胱氨酸（見圖1）[11]。在外源半胱氨酸缺乏的條件下，轉(zhuǎn)硫通路維持細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸的水平，從而防止癌細(xì)胞受到過氧化物的損傷[12]。另外，SAM在多胺合成中轉(zhuǎn)化為5-甲基硫代腺苷（5-methylthioadenosine，MTA）并通過甲硫氨酸補(bǔ)救途徑生成甲硫氨酸。在該過程中SAM提供丙氨基參與合成亞精胺和精胺，這兩物質(zhì)也被證實(shí)能促進(jìn)癌細(xì)胞生長，被認(rèn)為是癌癥的標(biāo)志物和潛在治療靶點(diǎn)[13]。越來越多的證據(jù)表明MAT2A通過影響SAM的生成，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，由此該蛋白在抗腫瘤研究，尤其是相應(yīng)抑制劑的研發(fā)中備受關(guān)注。本綜述對MAT2A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中所扮演的角色及其相應(yīng)抑制劑研發(fā)和應(yīng)用的現(xiàn)狀予以介紹，以期該類抑制劑的開發(fā)能為癌癥干預(yù)治療提供新的選擇。

圖1 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A和S-腺苷甲硫氨酸代謝相關(guān)的通路Figure 1 The pathways related to methionine adenosyltransferase 2A and S-adenosylmethionine metabolism

1 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A與S-腺苷甲硫氨酸 的相互調(diào)控作用

如前所述，MAT2A最根本的生物學(xué)功能是產(chǎn)生SAM。研究者通過MAT2A與ATP類似物腺苷5'-（β，γ-酰亞胺）三磷酸[adenosine 5'-(β，γ-imido) triphosphate，AMP-PNP]和甲硫氨酸一起共結(jié)晶[14-15]。AMP-PNP作為ATP的類似物，可以水解為腺苷和亞氨基三磷酸（imido-triphosphate，PPNP）。但PPNP無法進(jìn)一步水解（見圖2A）。在AMP-PNP參與的反應(yīng)中，SAM與MAT2A解離速度比ATP參與時(shí)慢3個(gè)數(shù)量級，這有利于獲得與SAM結(jié)合的MAT2A晶體[16]。甲硫氨酸首先與MAT2A結(jié)合，它的氮原子與MAT2A的天冬氨酸和谷氨酸相互作用。然后AMP-PNP與MAT2A結(jié)合，由1個(gè)鉀離子和2個(gè)鎂離子固定位置（見圖2B）。甲硫氨酸富含電子的硫原子發(fā)生親核反應(yīng)，使AMP-PNP分裂成腺苷和PPNP，然后產(chǎn)生SAM（見圖2C）。反應(yīng)完成后SAM離開MAT2A[14]。在生理?xiàng)l件下，ATP裂解成腺苷和三磷酸。三磷酸再被MAT2A水解，其β，γ-三磷酸鹽鍵發(fā)生斷裂，生成磷酸和焦磷酸[17-18]，且水解后，磷酸鹽和焦磷酸鹽則離開MAT2A的活性部位[14]。

圖2 S-腺苷甲硫氨酸合成的過程Figure 2 The process of S-adenosylmethionine biosynthesis

MAT2A在合成SAM的同時(shí)也受到SAM的調(diào)控。高濃度的SAM會抑制MAT2A利用甲硫氨酸和ATP[18]。另外，SAM的濃度與MAT2A mRNA轉(zhuǎn)錄后修飾和MAT2A的表達(dá)相關(guān)。MAT2A基因編碼2種RNA亞型：其一是位于細(xì)胞質(zhì)的MAT2A mRNA，其二是滯留于細(xì)胞核的內(nèi)含子保留的MAT2A mRNA[19-20]。在缺乏甲硫氨酸或SAM的情況下，位于細(xì)胞質(zhì)的MAT2A mRNA的含量會升高，內(nèi)含子保留的MAT2A mRNA含量則降低[21]。深入研究發(fā)現(xiàn)在SAM不足的情況下，甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白16（methyltransferase-like protein 16，METTL16）可以剪接內(nèi)含子保留的MAT2A mRNA，去除內(nèi)含子[21]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)剪切因子

Im25（cleavage factor Im25，CFIm25）是METTL16的下游，可與CFIm68和CFIm59形成復(fù)合物，切割內(nèi)含子保留的MAT2A mRNA[22]。另外，在SAM充足的情況下，METTL16可以甲基化位于細(xì)胞質(zhì)的MAT2A mRNA，促進(jìn)其降解；但在SAM不足的情況下，位于細(xì)胞質(zhì)的MAT2A mRNA的穩(wěn)定性因?yàn)闆]有被甲基化而提高[23]。所以SAM不足促進(jìn)了內(nèi)含子保留的MAT2A mRNA的剪接和位于細(xì)胞質(zhì)的MAT2A mRNA的穩(wěn)定性，進(jìn)而促進(jìn)了MAT2A蛋白的表達(dá)。此外，當(dāng)SAM濃度高時(shí)，MAT2B會抑制MAT2A的活性；但在SAM缺乏的條件下，MAT2B會促進(jìn)MAT2A的活性[24]。所以當(dāng)MAT2A被抑制而使SAM濃度下降時(shí)，MAT2A蛋白的水平又會被代償性地升高[24-25]，從而刺激SAM合成維持相應(yīng)平衡。

2 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A在癌癥發(fā)生發(fā)展中 的作用

有證據(jù)表明MAT2A可以驅(qū)動多種癌癥發(fā)生發(fā)展，包括肝細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌、胃癌和膠質(zhì)瘤等[4]。MAT2A所催化的甲硫氨酸到SAM的轉(zhuǎn)化過程是細(xì)胞代謝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此MAT2A與一些代謝途徑，如葉酸循環(huán)、多胺合成和轉(zhuǎn)硫途徑有密切聯(lián)系（見圖1），MAT2A也通過這些途徑參與影響癌癥發(fā)生發(fā)展的進(jìn)程。另外，MAT2A還可以作為轉(zhuǎn)錄輔助因子調(diào)控基因表達(dá)，參與腫瘤進(jìn)展。例如，MAT2A通過與組蛋白-賴氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶SET結(jié)構(gòu)域分叉蛋白結(jié)合，并催化環(huán)氧化酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）基因座上的組蛋白H3上的第9個(gè)賴氨酸三甲基化來抑制COX-2的表達(dá)[26]。還有研究表明MAT2A的促癌作用與非編碼RNA相關(guān)[27-28]。因此，深入了解MAT2A介導(dǎo)腫瘤代謝、作為轉(zhuǎn)錄輔助因子和參與非編碼RNA網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的相關(guān)分子機(jī)制對于理解MAT2A的致癌作用非常必要。

2.1 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A介導(dǎo)腫瘤代謝

甲硫氨酸是一種必需氨基酸，在腫瘤代謝中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為蛋白質(zhì)和SAM合成所必需。腫瘤起始細(xì)胞或腫瘤干細(xì)胞被認(rèn)為是腫瘤發(fā)生所必需，也是腫瘤耐藥和復(fù)發(fā)的關(guān)鍵細(xì)胞群，所以也被認(rèn)為是癌癥治療中必須關(guān)注的細(xì)胞群[29]。代謝組學(xué)顯示，相比于其他肺部腫瘤細(xì)胞，肺癌干細(xì)胞展現(xiàn)出更依賴于甲硫氨酸和SAM的特點(diǎn)。甲硫氨酸饑餓或MAT2A敲減能顯著抑制肺癌干細(xì)胞在體內(nèi)增殖和甲基化修飾，補(bǔ)充SAM可以逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象[30]。而在甲硫氨酸缺乏的情況下，補(bǔ)充SAM會促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞增殖[30-31]，提示MAT2A介導(dǎo)SAM的合成在肺癌干細(xì)胞增殖中發(fā)揮重要作用。另外，有研究證實(shí)組蛋白H3第27位賴氨酸突變?yōu)榧琢虬彼崮艽龠M(jìn)彌漫性中線膠質(zhì)瘤（diffuse midline glioma，DMG）的進(jìn)展，而且DMG細(xì)胞的生長非常依賴甲硫氨酸和SAM[32]。組蛋白H3第27位賴氨酸突變?yōu)榧琢虬彼嵬ㄟ^刺激腺苷甲硫氨酸脫羧酶1的表達(dá)而下調(diào)MAT2A水平，但這些剩余的MAT2A對維持DMG的生存必不可少。因此，甲硫氨酸缺乏、MAT2A敲減或用抑制劑抑制MAT2A都可以抑制DMG的發(fā)展[32]。綜上所述，MAT2A可能是依賴甲硫氨酸的相關(guān)癌癥的有效治療靶點(diǎn)。

MAT2A的功能與葉酸循環(huán)、多胺合成和轉(zhuǎn)硫通路密切相關(guān)（見圖1）。在肝細(xì)胞癌中，葉酸通過提高M(jìn)AT2A的含量促進(jìn)癌癥進(jìn)展，敲除MAT2A則可抑制肝癌細(xì)胞的體內(nèi)生長[33-34]。限制葉酸能上調(diào)MAT2A第81位賴氨酸的乙?；?，導(dǎo)致MAT2A被泛素蛋白連接酶E3成員N-recognin 4識別并通過蛋白酶體系統(tǒng)降解[34]。在葉酸充足的條件下，去泛素化蛋白含纈酪肽蛋白P97/P47復(fù)合物相互作用蛋白135表達(dá)升高，與MAT2A結(jié)合并抑制MAT2A被泛素化降解[33]，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖。腐胺是多胺的一種，也能通過上調(diào)MAT2A促進(jìn)肝癌和結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖[35]。雖然沒有直接證據(jù)表明MAT2A可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)硫通路，但是MAT2A抑制劑AGI-24512會降低Hcy的水平[25]，而Hcy是轉(zhuǎn)硫通路的起點(diǎn)，提示MAT2A可能可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)硫通路。MAT2A在腫瘤代謝中的這些關(guān)鍵作用強(qiáng)烈提示了其作為腫瘤治療靶點(diǎn)的可能。

2.2 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A作為轉(zhuǎn)錄輔助因子

MAT2A可以作為轉(zhuǎn)錄輔助因子直接參與調(diào)控其他蛋白的表達(dá)。在結(jié)直腸癌中，MAT2A被小分子泛素相關(guān)修飾物蛋白1（small ubiquitin-related modifier protein 1，SUMO1）SUMO化修飾后與抗凋亡蛋白Bcl-2的啟動子結(jié)合從而促進(jìn)Bcl-2的表達(dá)，同時(shí)MAT2A還能直接結(jié)合Bcl-2蛋白提高該蛋白的穩(wěn)定性[36]。過表達(dá)的Bcl-2則導(dǎo)致細(xì)胞對5-氟尿嘧啶耐藥[36]。從MAT1A到MAT2A的轉(zhuǎn)換對于肝細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要[3]。在肝細(xì)胞癌中，MAT1A下調(diào)導(dǎo)致骨橋蛋白（osteopontin，OPN）啟動子甲基化水平降低，進(jìn)而促進(jìn)OPN的表達(dá)。MAT2A通過結(jié)合整合素β3（integrin β3，ITGB3）的啟動子促進(jìn)ITGB3的表達(dá)[37]。ITGB3和OPN可通過激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2），促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移[37]。在胃癌中，MAT2A通過提供SAM，促進(jìn)長鏈?；o酶A合成酶3（acyl-CoA synthetase long chain family member 3，ACSL3）啟動子上組蛋白H3第4位賴氨酸三甲基化，從而促進(jìn)ACSL3的表達(dá)，使胃癌細(xì)胞對鐵死亡誘導(dǎo)劑耐藥[38]。此外，MAT2A也可以影響腫瘤微環(huán)境。腫瘤微環(huán)境中M1型巨噬細(xì)胞可以選擇性地殺傷腫瘤細(xì)胞而M2型巨噬細(xì)胞可以促進(jìn)癌癥增殖和轉(zhuǎn)移[39]。在胃癌組織中，MAT2A通過提高受體相互作用蛋白1（receptor-interacting protein 1，RIP1）啟動子上組蛋白H3上的第4個(gè)賴氨酸三甲基化的水平促進(jìn)RIP1的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)巨噬細(xì)胞極化為M2型巨噬細(xì)胞，從而使腫瘤微環(huán)境有利于腫瘤生長[40]。因此，靶向MAT2A不僅可以直接作用于腫瘤細(xì)胞，還可通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境而影響腫瘤的發(fā)展。

2.3 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A受非編碼RNA調(diào)節(jié)

非編碼RNA通常是指無法翻譯的RNA，主要分為管家型非編碼RNA和調(diào)節(jié)型非編碼RNA。管家型非編碼RNA包括轉(zhuǎn)運(yùn)RNA和核糖體RNA，存在于所有細(xì)胞中，且具備重要生物學(xué)功能如參與蛋白質(zhì)的翻譯[41]。調(diào)節(jié)型非編碼RNA包括小RNA（microRNA，miRNA）、長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA），它們通過與DNA，RNA和蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)和功能[41]。有研究結(jié)果證實(shí)多種非編碼RNA可影響MAT2A的表達(dá)。例如在肺癌中，miR-203可抑制MAT2A的表達(dá)[27]。在人乳頭瘤病毒16陽性的宮頸癌中，lncRNA 肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MATLAT1）通過結(jié)合miR-485-5促進(jìn)MAT2A的表達(dá)，進(jìn)而可以促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖[42]。在肝細(xì)胞癌中，lncRNA核仁小RNA宿主基因6（small nucleolar RNA host gene 6，SNHG6）阻斷miR-1297介導(dǎo)的MAT2A mRNA的降解，從而導(dǎo)致MAT2A過表達(dá)[43]。circRNA是一類具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的RNA，與癌癥密切相關(guān)[44]，同時(shí)也參與了MAT2A在癌癥中的過表達(dá)機(jī)制。circ_0000337，circ_0007364和circ_00446516發(fā) 揮miRNA海綿的作用，從而促進(jìn)MAT2A的表達(dá)，最終促進(jìn)癌癥進(jìn)展[28,45-46]。所以MAT2A是非編碼RNA調(diào)控癌癥的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。

3 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A抑制劑研發(fā)進(jìn)展

早在上世紀(jì)，研究者已開啟MAT2A抑制劑的研發(fā)，但迄今被報(bào)道具有MAT2A抑制活性的化合物并不多，目前僅有2個(gè)化合物進(jìn)入臨床研究，還有10個(gè)化合物處于臨床前研究，暫未有相應(yīng)抑制劑成功上市。早期MAT2A抑制劑主要為甲硫氨酸類似物，代表是環(huán)亮氨酸（見表1），其通過競爭甲硫氨酸結(jié)合位點(diǎn)從而抑制MAT2A[47]。隨后，（E）-二苯乙烯（見表1中紅色標(biāo)記）類似物，如FIDAS-3和FIDAS-5被發(fā)現(xiàn)具有MAT2A抑制活性，能抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞生長[48-49]。2014年又發(fā)現(xiàn)FIDAS-3類似物（見表1），其抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖的半數(shù)最大抑制濃度（half maximal inhibitory concentration，IC50）低于FIDAS-3。該化合物易形成水溶性的鹽酸鹽，不易產(chǎn)生心臟毒性[50]。但是二苯乙烯的碳碳雙鍵容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可能會產(chǎn)生脫靶效應(yīng)[50]。

2017年，首個(gè)MAT2A變構(gòu)抑制劑PF-9366被報(bào)道（見表1）。該化合物可以抑制人肝癌Huh-7細(xì)胞系中SAM的生成和細(xì)胞增殖。PF-9366不與神經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)體、磷酸二酯酶和離子通道結(jié)合，表現(xiàn)出較高的特異性[24]。但是PF-9366會增加MAT2A mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)，影響其抗腫瘤效果[24]。

AGI-24512是2018年被發(fā)現(xiàn)的又一個(gè)MAT2A選擇性抑制劑，體外分子水平檢測該化合物對MAT2A的抑制活性較好，IC50在納摩爾水平（見表1）。

該化合物可選擇性地抑制甲硫腺苷磷酸化酶（methlthioadenosine phosphorylase，MTAP）缺失的HCT116細(xì)胞系生長而對親本HCT116細(xì)胞系影響很弱[51]。AGI-24512也會升高M(jìn)AT2A蛋白的水平，但似乎并未影響其抗癌活性[51]，但該化合物較高的血漿蛋白結(jié)合率和細(xì)胞外排率阻礙其應(yīng)用[51]，這也推動了AG-270（也被稱為S-095033）的發(fā)現(xiàn)（見表1）。AG-270是目前研究進(jìn)展較快的MAT2A抑制劑，在臨床前該化合物能顯著抑制MTAP缺失的HCT116細(xì)胞內(nèi)SAM的生成和細(xì)胞的體內(nèi)外生長，并具有良好的口服生物利用度、耐受性和選擇性[51]。AG-270正開展Ⅰ期臨床研究，在MTAP缺失的淋巴瘤或?qū)嶓w瘤患者中評價(jià)其藥動學(xué)性質(zhì)、安全性、最大耐受劑量和初步療效（臨床試驗(yàn)編號：NCT03435250），同時(shí)也作為二線或三線藥物聯(lián)合紫杉醇類藥物針對晚期或轉(zhuǎn)移性食管鱗狀細(xì)胞癌患者開展Ⅰ/Ⅱ期臨床研究，進(jìn)行耐受性、安全性、藥動學(xué)和早期的抗腫瘤效果評價(jià)（臨床試驗(yàn)編號：NCT05312372）。AGI-41998和AGI-43192是 另2個(gè)被開發(fā)的活性較好的MAT2A抑制劑（見表1）。其中AGI-41998最大的特點(diǎn)在于能透過血腦屏障，但由于其會激活細(xì)胞色素P450酶的活性，存在與其他藥物相互作用的風(fēng)險(xiǎn)。AGI-43192具有很好的抗腫瘤活性，而且避免了對細(xì)胞色素P450的激活作用，但無法有效地穿透血腦屏障[52]。另一個(gè)目前進(jìn)展良好的MAT2A抑制劑是IDE-397（結(jié)構(gòu)未公開），由Ideaya Biosciences報(bào)道于2021年。已披露的臨床前研究結(jié)果顯示該化合物在MTAP缺失的非小細(xì)胞肺癌、胰腺癌、膀胱癌、頭頸癌、食管癌和胃癌中均具有良好的抗腫瘤作用[53]，目前正開展臨床研究，用于治療對標(biāo)準(zhǔn)療法沒有反應(yīng)或沒有可用的輔助療法的晚期或轉(zhuǎn)移性MTAP缺失的實(shí)體瘤患者（臨床試驗(yàn)編號：NCT04794699）。此外，有研究團(tuán)隊(duì)通過合并三嗪酮和喹唑啉的結(jié)構(gòu)，開發(fā)了具有MAT2A抑制活性的喹啉酮類似物28和喹啉酮類似物31（見表1）[54]。喹啉酮類似物28表現(xiàn)出高溶解度、高滲透性、口服生物利用度大、藥動學(xué)特性好及沒有潛在的藥物間相互作用等特點(diǎn)。然而，經(jīng)喹啉酮類似物28治療的小鼠出現(xiàn)體質(zhì)量下降[54]，提示其治療窗口較小，有待進(jìn)一步研究。

表1 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A抑制劑Table 1 Methionine adenosyltransferase 2A inhibitors

4 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A抑制劑潛在應(yīng)用前 景及潛在的藥物聯(lián)用策略

早在1970年就發(fā)現(xiàn)了具有MAT2A抑制活性的化合物[47]，但該類抑制劑由于敏感人群不清、療效欠佳、靶向性差，所以一直進(jìn)展緩慢[4]。直到研究發(fā)現(xiàn)MTAP缺失的腫瘤細(xì)胞對MAT2A、蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5（protein arginine methyltransferase 5，PRMT5）和RIO激酶1（RIO kinase 1，RIOK1）敏感，以及MAT2A和PRMT5在MTAP缺失的腫瘤中具有合成致死的作用等[55]，MAT2A抑制劑的研發(fā)才獲得了突破。這也提示人們在聚焦該類抑制劑研發(fā)的同時(shí)，更應(yīng)關(guān)注該類抑制劑合理用藥方案的尋找。

4.1 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A抑制劑和甲硫腺苷磷酸化酶缺失結(jié)合：基于蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5抑制

MTAP基因位于第9號染色體短臂21染色區(qū)，與抑癌基因細(xì)胞周期依賴性激酶抑制因子2A（cyclin-dependent kinase inhibitor 2A，CDKN2A）基因相鄰100 000 bp[56]。CDKN2A基因編碼CDKN2A和P14，前者抑制細(xì)胞周期依賴性激酶4和6，后者則激活P53[57-58]，均是抑制癌癥的重要蛋白，所以CDKN2A基因經(jīng)常在癌癥中發(fā)生缺失。在80% ～ 90%的CDKN2A缺失的腫瘤中，MTAP基因也會缺失[59]。MTAP的功能是分解MTA從而促進(jìn)甲硫氨酸和腺苷的再生（見圖1），其缺失導(dǎo)致MTA堆積。MTA的結(jié)構(gòu)與SAM類似，會特異性地?fù)p傷PRMT5的活性而不影響其他甲基轉(zhuǎn)移酶[60]。PRMT5的主要功能是催化精氨酸對稱二甲基化，從而調(diào)節(jié)蛋白的功能，如PRMT5催化蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/AKT）1中第391位精氨酸對稱二甲基化，進(jìn)而使AKT1磷酸化[61]。MTAP缺失損傷了PRMT5的功能，進(jìn)而導(dǎo)致精氨酸對稱二甲基化水平降低[62]。在表達(dá)MTAP的癌細(xì)胞中，PRMT5單基因敲除雖具有致死性，但敲減PRMT5不會對細(xì)胞增殖產(chǎn)生影響，剩余的PRMT5仍能發(fā)揮作用，維持細(xì)胞正常生存[60]。但在MTAP缺失的癌細(xì)胞中，剩余的PRMT5的活性被升高的MTA所抑制，無法正常發(fā)揮功能，所以敲減PRMT5可抑制MTAP缺失的細(xì)胞增殖[60]。同時(shí)MAT2A產(chǎn)生的SAM是PRMT5發(fā)揮活性所必需，所以抑制MAT2A也會阻抑PRMT5部分活性，在MTAP缺失的細(xì)胞中，MAT2A抑制劑抑制細(xì)胞增殖的效果類似于敲減PRMT5[25,55]（見圖3）。

除了催化精氨酸對稱二甲基化修飾外，PRMT5的功能還包括調(diào)節(jié)mRNA剪接、調(diào)控細(xì)胞周期和參與DNA損傷反應(yīng)[63]。這些都可以在MTAP缺失的HCT116細(xì)胞中被MAT2A抑制劑AGI-24512所抑制[25]。在MTAP缺失的HCT116細(xì)胞中，MAT2A抑制劑AGI-24512通過阻斷PRMT5調(diào)控的mRNA剪接，降低范科尼貧血互補(bǔ)組A（Fanconi anemia complementation group A，F(xiàn)ANCA）和FANCL mRNA的表達(dá)，最終改善癌細(xì)胞對多西他賽的敏感性[25]?；诖耍R床也正在開展MAT2A抑制劑和紫杉烷類藥物在MTAP缺失的癌癥中聯(lián)用的臨床試驗(yàn)（臨床試驗(yàn)編號：NCT03435250，NCT05312372和NCT04794699）。

4.2 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A抑制劑和甲硫腺苷磷酸化酶缺失結(jié)合：基于其他特征

MTAP缺失直接導(dǎo)致MTA的堆積和腺苷的缺失。為了補(bǔ)償缺失的腺苷，MTAP缺失的腫瘤細(xì)胞只能依賴于從頭嘌呤合成途徑[64]。嘌呤饑餓或嘌呤從頭合成抑制劑L-丙氨酸可以抑制MTAP缺失的神經(jīng)髓母細(xì)胞瘤的干性[65-66]（見圖3）。另外，嘌呤從頭合成異常激活會導(dǎo)致糖酵解水平升高，從而使MTAP缺失的細(xì)胞對糖酵解抑制劑2-脫氧-D-葡萄糖更敏感[67]（見圖3）。此外，一碳單位的代謝產(chǎn)物10-甲?；?四氫葉酸也是嘌呤合成的原料之一[68]（見圖3）。在MTAP缺失的泌尿上皮癌細(xì)胞中，葉酸代謝抑制劑培美曲塞可以誘發(fā)DNA損傷[69]。這些結(jié)果提示MAT2A抑制劑和嘌呤合成抑制劑、糖酵解抑制劑或葉酸代謝抑制劑的聯(lián)合應(yīng)用可能會有助于提高腫瘤治療效果。例如MAT2A口服抑制劑IDE-397聯(lián)合靜脈注射培美曲塞正開展臨床試驗(yàn)（臨床試驗(yàn)編號：NCT04794699）。MTAP缺失還會使細(xì)胞產(chǎn)生其他變化。如MTAP缺失阻斷了甲硫氨酸補(bǔ)救途徑，導(dǎo)致細(xì)胞缺乏甲硫氨酸，所以MTAP缺失的腫瘤細(xì)胞對重組甲硫氨酸酶更敏感[70]（見圖3）。研究發(fā)現(xiàn)蛋白激酶的甲基化和磷酸化之間存在相互聯(lián)系[61]。例如MTAP在調(diào)控精氨酸對稱二甲基化的同時(shí)也可以抑制腎細(xì)胞癌中蛋白酪氨酸磷酸化，因此MTAP缺失會激活胰島素樣生長因子1受體（insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1R），促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，但同時(shí)也使癌細(xì)胞對IGF1R抑制劑更敏感[62]（見圖3）。MTAP缺失還影響免疫檢查點(diǎn)抑制劑抗程序性死亡受體1/程序性死亡受體配體1在非小細(xì)胞肺癌中的治療效果[56,71]。此外，MTAP缺失所導(dǎo)致的MTA堆積會促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2型極化，進(jìn)一步惡化腫瘤的免疫微環(huán)境[72]（見圖3）。在肝細(xì)胞癌組織中，高水平的SAM和MTA會導(dǎo)致T細(xì)胞功能紊亂和耗竭，敲減MAT2A能恢復(fù)T細(xì)胞的功能[73]。由此MAT2A抑制劑具有逆轉(zhuǎn)MTAP缺失所造成的免疫抑制微環(huán)境，且與免疫檢查點(diǎn)抑制劑有協(xié)同抑制腫瘤生長的可能，但仍有待進(jìn)一步臨床研究證實(shí)。

圖3 甲硫腺苷磷酸化酶缺失所帶來的治療靶點(diǎn)Figure 3 The therapeutic targets caused by methylthioadenosine phosphorylase loss

4.3 甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A抑制劑與傳統(tǒng)化療藥物聯(lián)合應(yīng)用

除了嘌呤合成抑制劑外，MAT2A抑制劑還與胞苷衍生物聯(lián)合應(yīng)用于MTAP缺失或未缺失的癌癥治療。臨床前研究表明環(huán)亮氨酸、重組甲硫氨酸酶和地西他濱在未分化的軟組織肉瘤中具有協(xié)同作用[74]。也有臨床試驗(yàn)研究IDE-397和胞苷衍生物吉西他濱聯(lián)用對MTAP缺失腫瘤的療效（臨床試驗(yàn)編號：NCT04794699）。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵沧C實(shí)PF-9366和阿糖胞苷可以發(fā)揮協(xié)同作用，促進(jìn)白血病細(xì)胞的凋亡[75]。此外，甲氨蝶呤會降低肝癌細(xì)胞中MAT2A的表達(dá)[33,76]，存在與MAT2A抑制劑合用的可能。此外，MAT2A抑制劑FIDAS-5與順鉑可協(xié)同抑制胃癌，而且不會產(chǎn)生嚴(yán)重的不良反應(yīng)[38]。在對順鉑耐藥的肺癌患者中抑制MAT2A可以恢復(fù)順鉑的療效[77]。綜上所述，MAT2A抑制劑與化療藥物的聯(lián)用主要集中在抗代謝藥物上，特別是嘌呤和嘧啶類藥物，同時(shí)其他研究方向也在探索之中，但絕大多數(shù)的研究尚局限在臨床前階段。

4.4 其他用藥策略

MAT2A的用藥策略還可以與飲食相結(jié)合。甲硫氨酸饑餓導(dǎo)致乳腺癌干細(xì)胞和黑色素瘤對MAT2A抑制劑更敏感[31,40]；另外，葉酸限制會使MAT2A蛋白穩(wěn)定性降低[33]。綜上可以考慮在給予MAT2A抑制劑治療的時(shí)候限制甲硫氨酸和葉酸飲食攝入。

此外，尋找合適的癌癥類型也可以減少M(fèi)AT2A抑制劑給藥量。組蛋白H3第27位賴氨酸突變?yōu)榧琢虬彼岬腄MG對MAT2A抑制劑更敏感，其IC50甚至要低于MTAP缺失的膠質(zhì)瘤[32]。在mTORC1激活的癌細(xì)胞中，mTORC1通過促進(jìn)MAT2A的表達(dá)，來維持SAM的豐度，所以mTORC1激活的癌細(xì)胞對MAT2A抑制劑更敏感[7]。

5 討論

MAT2A通過影響SAM的合成，參與細(xì)胞代謝，還能作為轉(zhuǎn)錄輔助因子以及參與非編碼RNA調(diào)控，最終影響腫瘤細(xì)胞的多種生物學(xué)功能，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。MAT2A可以通過改變內(nèi)皮細(xì)胞的表觀遺傳狀態(tài)促進(jìn)血管生成[78]。此外，MAT2A還通過促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2型極化，惡化腫瘤微環(huán)境[40,73]，但目前這方面依然缺乏深入研究。

基于MAT2A在腫瘤中的重要地位，MAT2A抑制劑的研發(fā)成為關(guān)注的熱點(diǎn)，特別是發(fā)現(xiàn)MTAP缺失的腫瘤對MAT2A抑制劑尤為敏感后，更是迅速推動其發(fā)展，目前已有2個(gè)抑制劑（AG-270/S-095033和IDE-397）進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。不過，MAT2A抑制劑的研發(fā)仍面臨多方挑戰(zhàn)。其一，發(fā)現(xiàn)更為合理和有效的聯(lián)合用藥方案，提高該類抑制劑的臨床治療效果顯得極為迫切。其二，目前已發(fā)現(xiàn)AG-270多次給藥后會引發(fā)腫瘤細(xì)胞中MAT2A第276位丙氨酸突變?yōu)槔i氨酸，從而引發(fā)AG-270獲得性耐藥[25]。因此需研發(fā)變構(gòu)抑制劑或針對該突變位點(diǎn)的相應(yīng)抑制劑來克服這種耐藥性。其三，雖然MAT2A具有促進(jìn)癌癥的功能，但其可以抑制其他疾病的進(jìn)展，比如MAT2A可以減少蛛網(wǎng)膜下腔出血對腦部的損傷[79]。敲除MAT2A或表達(dá)功能缺失的MAT2A突變體抑制MAT2A的活性，會刺激胸主動脈瘤的形成[80]。另外，MAT2A抑制劑環(huán)亮氨酸會顯著降低囊胚的發(fā)育潛能[81]。這些均是該類抑制劑臨床應(yīng)用的潛在隱患。當(dāng)前研究發(fā)現(xiàn)喹諾酮類化合物SCR0915與MAT2A直接結(jié)合后，與前述的抑制劑不同，在SAM不足時(shí)其能增強(qiáng)MAT2A的活性，在SAM充足時(shí)則抑制MAT2A的活性，將SAM的水平維持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)[82]，發(fā)揮了一種調(diào)節(jié)劑的功能。在SCR0915的基礎(chǔ)上研發(fā)MAT2A調(diào)節(jié)劑，可能是該類抑制劑的一個(gè)新的研究方向。

綜上，MAT2A是癌癥治療中一個(gè)潛在重要靶點(diǎn)，探索發(fā)掘MAT2A調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制，尋找相應(yīng)敏感人群及更為高效的用藥方案，將為MAT2A抑制劑的研發(fā)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，有望使更多腫瘤患者獲益。