表观遗传学治疗在急性髓系白血病中的研究进展

王甫珏综述李君君审校

(南华大学附属第一医院血液科，湖南衡阳421001)

表观遗传学治疗在急性髓系白血病中的研究进展

王甫珏综述李君君审校

(南华大学附属第一医院血液科，湖南衡阳421001)

表观遗传修饰通过不改变DNA序列而影响基因的表达，DNA甲基化和组蛋白修饰是最重要的表观遗传学修饰方式。表观遗传修饰是正常生理发育的一部分，但其紊乱却是许多肿瘤包括急性髓系白血病(AML)的重要发病机制。本文就表观遗传学治疗在AML的研究进展做一综述。

表观遗传学；DNA甲基化；组蛋白修饰；AML；基因突变

急性髓系白血病(AML)是原始细胞在骨髓、外周血和其他组织的恶性克隆性增殖[1]，在成人和儿童的发生率分别为90%和15%～20%[2]。目前治疗主要采用传统的诱导化疗方案，但疗效欠佳，因此亟需进一步阐明其发病机制，开发新的治疗药物。研究证明表观遗传学异常修饰在肿瘤的发生中有重要作用[3]。表观遗传学修饰是指不改变DNA序列而引起稳定的遗传调控，主要的修饰方式包括DNA甲基化、组蛋白修饰(乙酰化和甲基化)等[4]。研究发现抑癌基因启动子的高度甲基化是AML的常见生物学事件[5]，一般来说，异常的DNA甲基化提示AML预后较差。组蛋白修饰是另一种重要的表观遗传学修饰方式，包括乙酰化、甲基化等形式[6]。AML中异常的组蛋白修饰机制涉及PcG蛋白复合体有关的基因发生突变，PcG蛋白能够维持特定基因稳定地转录，在个体发育、细胞更新以及肿瘤的发生中有重要作用[6-7]。目前表观遗传修饰紊乱导致白血病的发生机制尚未完全阐明，更好地阐明表观遗传修饰紊乱机制将为白血病的治疗提供依据。本文就表观遗传学治疗在AML的研究进展做一综述。

1 DNMT抑制剂

DNA甲基化由DNA甲基转移酶(DNMTs)介导，通过在胞嘧啶增加一个甲基而导致基因沉默，大多发生在CpG岛区域[8]。研究发现DNA甲基化有关的酶的基因突变导致了DNA的异常甲基化，进而参与白血病的发生。DNMT3A是AML中最常见的突变基因，DNMT3A突变与AML亚型、发病年龄以及FLT3、NPM、IDH基因突变有关[9]；同时，DNMT3A突变并伴NPM1或MLL1的AML患者对大剂量柔红霉素(90 mg/m2)有较好的反应[10]。

阿扎胞苷和地西他滨是研究得最多的DNMT抑制剂。阿扎胞苷可以掺入到DNA中，在C-6位点共价结合DNMT，其在高浓度时表现为细胞毒性，而在低浓度时表现为去甲基化效应；地西他滨可掺入到RNA中，参与阻断蛋白合成的过程[11]。研究表明，对MDS患者每次减少75%～90%地西他滨的给药剂量，增加给药频率(1周1～3次)，其细胞毒性小，去甲基化作用强[12]。目前，使用DNMTs抑制剂治疗AML正在进行Ⅱ、Ⅲ期临床试验，如AZA-001试验，阿扎胞苷相对于传统的治疗方法，能够使骨髓原始细胞达20～30%的MDS患者(目前归为AML)获得更长的中位生存时间(24.5个月：16个月)和平均2年的总体生存率(50%：16%)[13]。另一项临床试验证明阿扎胞苷能使高危组MDS患者获得更长的生存期[14]。在地西他滨治疗AML的Ⅱ期临床试验也得出类似结论[15-16]。此外，针对初治的具有不良细胞遗传学特征的老年AML患者(＞65岁)的一项Ⅲ期临床试验结果证明，地西他滨相对于阿糖胞苷，能使患者获得更高的完全缓解率(17.8%vs 7.8%)，但中位生存期差异无统计学意义(7.7个月vs 5个月)[17]。

2 HDAC抑制剂

组蛋白在DNA染色质形成中有重要作用，组蛋白乙酰化(HAT)和去乙酰化(HDAC)作用是控制基因转录表达的重要表观遗传学机制[11]。下面介绍几种重要的HDAC抑制剂。帕比司他是一种主要用于CBF-AML的HDAC抑制剂。在t(8，21)的AML小鼠模型中，帕比司他有着明显的抗白血病效应和促进粒细胞分化的作用，为开展进一步的研究提供了实验依据[18]。沃雷诺斯可结合到HDAC的催化位点引起其可逆性的抑制。一项对造血系统恶性肿瘤患者(共41例患者，其中31例诊断为AML)予以沃雷诺斯治疗的Ⅰ期临床试验发现其对白血病患者有效，AML的反应率达17%(7/41)，其中2例患者完全缓解，2例部分血液学缓解，3例血液学改善[19]。但在另一项对复发AML和未经治疗的老年高危组AML患者的Ⅱ期临床试验结果显示，37例AML患者口服沃雷诺斯治疗后只有1例达血液学改善[20]。丙戊酸是一种抗癫痫药物，研究表明其在低剂量时能抑制HDAC活性。但在一项单用丙戊酸治疗的Ⅱ期临床试验研究中，仅16%的AML患者获得血液学改善[21]。在其他研究中单用丙戊酸也只能获得较低的反应率[22]。因此，AML患者单用丙戊酸疗效不佳。在AML中单用HDAC抑制剂仅能取得一定的反应性。为了取得更好的治疗效果，研究者将HADC抑制剂与DNMTs或传统化疗药物联合应用于治疗AML。

3 联合应用DNMTs抑制剂和HDAC抑制剂

在体外试验中，HDAC抑制剂和DNMTs抑制剂能协同地诱导肿瘤细胞沉默的基因再表达[23]，所以临床试验开始联合HDAC抑制剂和其他药物[26]。Gore等[24]研发出的阿扎胞苷和HDAC抑制剂的联合给药方案能够诱导DNA去甲基化和组蛋白去乙酰化，许多Ⅰ、Ⅱ期临床试验证实这种联合方案具有协同作用[25-26]。一项沃雷诺斯联合柔和霉素和阿糖胞苷的Ⅱ期临床试验证明对AML患者有效[27]。但一项对AML患者的Ⅱ期临床试验表明，联合丙戊酸和地西他滨相对于单用地西他滨并不能改善患者的完全缓解率、总体反应率和生存期[28]。另一项试验对AML患者予以阿扎胞苷或联合应用HDAC抑制剂恩替诺特，结果显示联合恩替诺特与单用阿扎胞苷相比，不仅不能提高治疗反应率和生存率，相反还降低了去甲基化效应，提示这种联合方案存在药效拮抗效应[29]。这些结果提示药物的选择、药物的靶向特性、给药周期和剂量都可以影响联合用药的疗效。未来需要更多的研究来明确联合用药的实际临床效果。

4 新的表观遗传学修饰治疗药物

4.1 组蛋白甲基化抑制剂组蛋白甲基化是另一种重要的控制细胞功能的表观遗传修饰方式。研究发现其异常调节与混合谱系白血病(占成人AMLs的10%)的发生有关。其中H3K27甲基转移酶EZH2和H3K79甲基转移酶DOT1由于其在细胞中具有重要作用而受到研究者的关注[30]。EZH2突变存在于各种恶性血液病(包括MLL重排白血病)，在MLL重排白血病的小鼠试验中，EZH2抑制剂DZNep不仅能够抑制白血病细胞增殖，而且还能通过上调p16基因表达而减少白血病干细胞[30]；EZH2和EZH1的抑制剂UNC1999能延长MLL重排小鼠模型的生存期[31]。这提示对于MLL重排白血病，EZH2和EZH1抑制剂具有一定的临床价值。此外，在AML治疗的临床前研究中，联合应用DZNep、HDAC抑制剂曲古抑菌素-A以及地西他滨的治疗方案表现出有效性和协同效应[32]，提示这三种表观遗传机制在治疗AML中的作用值得进一步的研究与探讨。DOT1L突变可引起异常的H3K79甲基化，在MLL重排白血病的发生和发展有重要作用。在MLL重排白血病的大鼠模型中，DOT1L抑制剂EPZ-5676可引起肿瘤消退[33]。目前正在对复发难治的成人和儿童MLL重排白血病进行该药物的I期临床试验。研究还发现联合EPZ-5676和DNMT抑制剂、阿糖胞苷或柔红霉素具有协同作用，为联合使用这些药物提供了实验依据[34]。此外，DOT1L的另一个抑制剂SYC-522能够通过阻止DNA损伤而增加MLL重排白血病的化疗敏感性[35]。未来需要进一步的研究来探讨这类药物在不同AML亚型中的作用。

4.2 BET抑制剂BET家族是一类具有溴结构域的“阅读”蛋白(BRD2、BRD3、BRD4以及BRDT)，其利用自身的乙酰基赖氨酸阅读组蛋白乙酰化的序列并影响靶基因的转录[36]。已经证实BET基因突变与不同AML亚型有关[37]。在AML中，BRD3或BRD4转位后可募集超长延伸复合物而增强原癌基因如c-Myc、Bcl-2等的表达[38]。BRD4抑制剂如JQ1、I-BET151可导致致癌基因表达下调，在体内和体外试验中表现出较强的抗白血病效应，表明BET抑制剂是一种潜在的治疗AML的方法[37，39]。在MLL重排的AML细胞中，JQ1和I-BET151能诱导终末粒细胞分化和清除白血病干细胞；在DNMT3A/NPM1突变的白血病细胞中，能和HDAC抑制剂以及蒽环类药物一起增强p53介导的细胞凋亡；此外，还具有抗NPM1突变的AML和JAK2V617F相关的肿瘤的作用[40-42]。

4.3 LSD1抑制剂特异性赖氨酸脱甲基酶1 (LSD1)能够在特定位置移除甲基[43]。研究证明LSD1参与MLL重排白血病的白血病干细胞生成和维持[44]；研究还证明LSD1的抑制剂对AML治疗有效，目前已经在进行Ⅰ期临床试验。

5 结语

异常的DNA甲基化特别是抑癌基因启动子高甲基化和致癌基因启动子的低甲基化以及组蛋白乙酰化和甲基化是AML常见的表观遗传学事件。目前，DNMTs抑制剂主要作为无法耐受传统大剂量化疗的老年AML患者的治疗选择，而HDAC抑制剂并未能明显改善AML患者的预后。一些其他有潜力的表观遗传修饰药物正处于早期临床研究阶段，如组蛋白甲基化抑制剂(EZH2和DOT1L抑制剂)、BET蛋白抑制剂、组蛋白去甲基化酶(如LSD1抑制剂)等。此外，联合不同的表观遗传学修饰药物也正处于积极的研究中。尽管针对AML的表观遗传学修饰药物研究仍处于初期阶段，但有理由相信，其在未来的AML的治疗中必有广泛的应用前景。

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