DNA甲基化靶向药物在急性髓系白血病中的应用*

常乃柏

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DNA甲基化靶向药物在急性髓系白血病中的应用*

常乃柏

常乃柏教授，主任医师，硕士研究生导师。现任中国药理学会化疗药理专业委员会委员，北京临床药理学会抗感染专业委员会委员。兼任《白血病·淋巴瘤》编委，《PLoS ONE》、《中国医学科学院学报》、《中华临床医师杂志》等期刊审稿人。研究方向主要为老年血液肿瘤的治疗以及髓系肿瘤相关基因表达和DNA甲基化研究。先后承担国家及省部级课题8项、局级课题2项，参编专著3部、研究生教材2部，在国内外期刊发表论文70余篇。

DNA甲基化和组蛋白甲基化是急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）表观遗传学调控的常见模式，针对甲基化过程的靶向治疗包括DNA甲基转移酶抑制剂、甲基化调节蛋白抑制剂及组蛋白甲基化调控蛋白抑制剂，其中DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）抑制剂阿扎胞苷、地西他滨已上市进入临床，针对甲基化调节蛋白IDH1/2抑制剂也已进入Ⅱ期临床研究。此外，针对组蛋白甲基化调控蛋白EZH2、LSD1抑制剂也显示出良好体外抗白血病活性，部分已进入Ⅰ期临床研究，为AML的治疗提供新的选择。

急性髓系白血病 DNA甲基化 组蛋白甲基化 治疗

急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）好发于老年人，中位发病年龄为67岁，是成年人最常见白血病类型。尽管采用高强度化疗及造血干细胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT），在60岁以下人群仅约50%长期生存；而在老年人群超过80%患者由于复发耐药或治疗相关死亡而治疗失败。临床上迫切需要高效低毒、特异性针对白血病细胞的治疗药物。

白血病的发生、发展及预后与白血病的生物学特性相关。DNA甲基化是AML最常见的分子学改变，临床研究发现无论是否有异常基因表达均存在异常DNA甲基化，且这种异常甲基化类型与预后相关［1］。DNA甲基化在造血干祖细胞分化过程中具有重要作用，通过基因启动区CpG岛甲基化和组蛋白甲基化来调控基因表达，发挥控制基因“开”和“关”的作用，低甲基化可导致染色体不稳定，使基因异常活化，高甲基化则导致基因静默［2-3］。而这一过程通常是可逆的，这也为AML的治疗提供新的治疗靶点。

近年来，AML的DNA甲基化研究促进针对DNA甲基化的治疗药物的发展，给AML的治疗以更多的选择，目前已进入或即将进入到临床抗甲基化药物主要针对下述几个环节。

1 DNA甲基转移酶抑制剂

CpG岛胞嘧啶甲基化是通过DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）（DNMT3A、DNMT3B）加入CH3甲基基团，而DNMT1对维持甲基化起到重要作用。阿扎胞苷和地西他滨通过抑制DNMT1使DNA去甲基化。阿扎胞苷和地西他滨为嘧啶类似物，阿扎胞苷主要掺入RNA，而地西他滨则掺入DNA，其中阿扎胞苷可以转化为地西他滨抑制DNA合成，临床上主要用于原始细胞20%～30%的AML或原始细胞＞30%但无法耐受常规化疗的老年患者。Ⅱ期研究显示地西他滨单药20 mg/m2·d连续5 d，25%患者达到完全缓解（complete response，CR），中位生存期为7.7个月［4］。M.D.安德森肿瘤中心开展的一项Ⅲ期临床对照研究显示地西他滨临床CR率优于常规支持治疗和小剂量阿糖胞苷（CR+CRp分别为17.8%、3.6%、8.4%，P=0.001），中位生存期未获显著延长，分别为7.7个月和5个月，P=0.108［5］。为增加疗效，Blum等［6］将地西他滨剂量加至20 mg/m2·d，连续10 d，在接受中位3个疗程治疗后，总有效率为64%，其中47%患者达到CR，总生存期（overal survival，OS）和无进展生存期（progression free survival，PFS）分别为55、46周。

阿扎胞苷75 mg/m2·d，连用7 d治疗骨髓原始细胞低（20%～30%）AML的患者，显示CR较常规支持治疗组未明显增加（分别为18%和16%，P=0.80），但中位生存期明显延长（分别为24.5个月和16个月，P＜0.000 1）［7］。而在一项Ⅲ期研究骨髓原始细胞＞30%的老年AML患者中，阿扎胞苷与接受常规治疗者相比CR相当但生存期略有延长，尤其是伴有不良染色体核型（6.4个月和3.2个月，P=0.018 5）和伴骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndrome，MDS）相关改变AML（12.7个月和6.3个月，P=0.035 7）［8］。去甲基化药物改善高危AML生存期可能与改变不良基因表达有关。体外研究显示去甲基化药物可以使耐药基因MDR1阻抑蛋白结合位点去甲基化，下调P-gp表达［9］。7q-常伴有FZD9甲基化且与预后不良有关［10-11］，去甲基化药物可以改善此类患者预后，Blum等［6］治疗11例伴-7/7q-白血病患者，10例获得缓解，其中9例为CR。

目前，临床上去甲基化药物治疗AML疗效不理想，主要和不规范过度使用有关。首先，DNA甲基化过程是可逆的，去甲基化药物不能去除白血病干细胞，当获得疗效后应持续应用，停止使用疾病就会复发。在M.D.安德森肿瘤中心去甲基化药物联合丙戊酸的临床试验中，方案规定总疗程数12～24个周期，其中16例CR患者停药后未再接受任何其他治疗，均在短期内复发。停药后中位无病生存期（median disease-free survival，mDFS）仅4个月，OS为15个月［12］；其次，去甲基化药物缺乏基因特异性，任何基因甲基化都可能受到影响，治疗过程中可能造成某些癌基因或抑癌基因异常活化或静默，导致难治耐药白血病发生。有研究发现T细胞PD-1表达受DNA甲基化调控，MDS/AML患者接受阿扎胞苷治疗后，PD-1启动区去甲基化导致PD-1表达增加，缓解率明显降低（8%vs.60%，P=0.014），生存期也有缩短趋势（216 d vs.334 d）［13］。因此，去甲基化药物治疗前明确患者的甲基化状态显得尤为重要。对于去甲基化药物治疗AML/MDS荟萃研究显示，与常规治疗方案相比，去甲基化药物可以增加OS（33.3%vs.21.4%）和总有效率（23.7%vs.13.4%），但进一步亚组分析显示仅阿扎胞苷改善OS，而地西他滨无改善OS的作用。因此，阿扎胞苷是目前唯一临床证实改善AML/MDS患者OS的去甲基化药物［14］。

鉴于去甲基化药物改善高危AML的生存，但去甲基化药物不能清除白血病干细胞，停药即复发，有研究探讨去甲基化药物“预激”联合常规化疗治疗AML，在这项Ⅰ期研究中，常规DA（3+7）方案开始前给与地西他滨3～7 d，30例患者中有13例复杂核型、11q23或7号染色体异常，第1个疗程有27例（90%）患者缓解，其中17例CR，10例部分缓解（partial response，PR）；经第2个疗程治疗10例PR患者，有8例CR，两个疗程的CR为83%。中位随访32个月，其中53%患者仍疗效评价为CR［15］。

2 甲基化调节蛋白靶向药物

甲基化调节蛋白包括DNMT3A、TET2、IDH1/2。DNMT3A催化CpG核苷酸残端胞嘧啶甲基化，TET2则催化甲基化的胞嘧啶5-mc羟基化形成5-hmc达到去甲基化。IDH1/2催化异柠檬酸盐氧化脱羧作用产生α-酮戊二酸，而α-酮戊二酸是TET2羟化反应必需的底物。一旦这些调节蛋白基因突变，就会造成DNA异常甲基化，在AML中上述基因突变较为常见。DNMT3A突变的去甲基化药物治疗研究尚少，Blum等［6］研究发现去甲基化药物治疗前miR-29b水平与临床疗效相关，miR-29b是靶向DNA甲基化转移酶的microRNA，去甲基化药物治疗有效患者治疗前DNMT3A mRNA水平低于治疗无效的患者。Dinardo等［16］研究发现接受去甲基化药物治疗患者中，DNMT3A突变患者CR高于野生型患者（CR率分别为40%和22%），Metzeler等［17］研究发现去甲基化药物治疗老年AML研究中，DNMT3A突变患者CR为75%，而野生型患者CR仅为34%。在上述研究中未观察到去甲基化药物对TET2、IDH1/2突变AML缓解率有任何影响。

针对IDH1/2突变的抑制药物刚刚进入临床研究，AG-221是针对IDH2突变的口服抑制剂，Ⅰ期研究显示32例可评价患者中，获得CR为8例，CRi为3例，PR为8例，药物耐受性良好［18］；在随后Ⅱ期临床试验中，41%（74/181）获得缓解（CR/CRi为28%），其中难治复发AML为41%（52/128）获得缓解（CR/CRi为26%）［19］。AG-120是口服的IDH1抑制剂，在Ⅰ期研究中，61例患者有22例（36%）获得缓解，其中CR为11例，CRi为1例，PR为4例，骨髓CR为6例［20］。IDH1/2抑制剂有望成为新的治疗选择，进一步的临床研究尚在进行中。

3 组蛋白甲基化

组蛋白甲基化是一个可逆过程，组蛋白甲基化位点发生在组蛋白赖氨酸残端，甲基化由组蛋白赖氨酸甲基转移酶提供甲基，去除甲基则由组蛋白去甲基化酶完成。涉及基因转录活化有3个位点：H3K4、H3K36和H3K79，而涉及基因静默的3个位点包括H3K9、H3K27和H4K20。在AML常见的涉及赖氨酸甲基转移酶的重组或突变包括EZH2、MLL、多梳阻抑蛋白复合物，组蛋白去甲基化酶主要涉及LSD1［21］。

EZH2抑制剂（DZNep）在体外和动物实验中显示对EZH2突变白血病有良好活性，目前尚未进入临床［22］。

DOT1L是靶向H3K79的赖氨酸甲基化转移酶，MLL移位形成的融合蛋白缺少野生型SET结构域，必需DOT1L的协助［23］。EPZ-5676是DOT1L的小分子抑制物，Ⅰ期研究在28例可评价患者中有1例形态学CR、1例细胞遗传学CR［24］，进一步临床研究在进行中。

GSK2879552是口服的赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1（lysine specific histone de methylation enzyme 1，LSD1）抑制剂，体外研究显示可抑制人类白血病细胞增殖、诱导分化［25］，单药治疗复发难治AML的Ⅰ期临床研究目前正在进行中。

4 结语

甲基化是AML常见的表观遗传学调控方式，针对甲基化过程的靶向药物为AML提供新的治疗选择。去甲基化药物目前已广泛应用于临床，但在合理用药上仍然存在较多误区，除了选择合适的剂量和疗程外，治疗前明确甲基化的基因位点非常重要。阿扎胞苷是唯一经临床研究证实能够改善OS的去甲基化药物。针对甲基化调节蛋白和组蛋白甲基化的靶向治疗药物显示出良好的疗效，联合不同靶点的药物有望改善AML预后，有待于进一步研究探索。

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（2016-11-03收稿）

（2016-12-14修回）

（编辑：孙喜佳 校对：周晓颖）

Targeting DNA methylation in the treatment of acute myeloid leukemia

Naibai CHANG

Department of Hematology,Beijing Hospital,The National Center of Gerontology,Beijing 100730,China

This work was supported by the Project for the Advances of the Capital Medical Science(No.2016-1-4052)

Naibai CHANG;E-mail:changnaibai@sohu.com

DNA and histone lysine methylations are the main epigenetic modulatory elements in the development and progression of acute myeloid leukemia.Methylation-targeted therapy includes DNA methyltransferase,methylation modulatory protein,and histonelysine methylation inhibitors.Approved DNA methyltransferase inhibitor(demethylating agent)includes azacytidine and dicitabine, which have been used as antileukemic drug clinically.IDH1/2 inhibitor also showed effective and well tolerated in leukemic patients in phaseⅡclinical study.EZH2 inhibitor and LSD1 inhibitor have completed in vitro study and entered clinical trial.Targeting DNA and histone lysine methylations is an alternative approach for leukemia treatment.

acute myeloid leukemia,DNA methylation,histone lysine methylation,therapy

10.3969/j.issn.1000-8179.2017.02.268

北京医院血液科，国家老年医学研究中心（北京市100730）

*本文课题受首都医学发展科研专项（编号：2016-1-4052）资助

常乃柏changnaibai@sohu.com