Plus深读 | 表观药物用于肿瘤治疗：擦除肿瘤标志

表观失调广泛的存在于肿瘤中；因此越来越多的治疗手段、以及药物也靶向异常的表观途径。表观遗传即DNA序列不发生改变的前提下改变表达谱和蛋白组，广义上包括DNA修饰、组蛋白修饰和RNA修饰以及miRNA等。本文主要讨论DNA修饰和组蛋白修饰。DNA修饰主要指DNA甲基化，一般认为能够抑制相关基因的表达；而组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化、泛素化等，其中乙酰化一般认为能够促进相关基因表达，甲基化则取决于不同位点，有的促进有的抑制。与修饰功能相关的蛋白基本包括三大类，即writers-催化修饰形成；erasers-去除催化；和readers-识别修饰介导生物学过程。

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靶向肿瘤中的表观遗传过程

Writers：

1）DNA甲基转移酶DNMTs，催化DNA甲基化形成，包括DNMT1/2/3A/3B等；特异性抑制剂阿扎胞苷5-azacytidine (azacitidine)和地西他滨5-aza-2′-deoxycytidine (decitabine)，在多种肿瘤中已经广泛应用，但存在毒性大、需要剂量控制等问题。此外DNMTi促进MHC I表达，上调免疫促进的细胞死亡marker。另一方面DNMTi又能促进PD-L1/2、PD-1、CTLA-4等免疫逃逸相关蛋白表达，可能是造成药物抗性的原因。联用检验点抑制剂与阿扎胞苷能够一定程度上缓和抗性。DNMTi又能够促进dsRNA逆转录，促进type I IFN响应促进其对α-CTLA-4处理的敏感性，同样可以用作联合治疗(Fig 1)。

目前DNMTi二代药物已经出现，这些药物是decitabine/azacitidine的前体，但是具有更好的药代指数，例如guadecitabine (SGI-110)等。目前这些二代药物的联合用药已有许多正在进行临床实验（Table 1）。

2）组蛋白甲基转移酶KMTs，是个大家族，不同蛋白特异性催化1个或者多个不同的位点的组蛋白甲基化。这其中EZH2催化H3K27me3，DOT1L催化H3K79位的甲基化，这两个蛋白的抑制剂已在进行临床实验（Table 2），包括large B cell lymphoma (GCB DLBCL)、follicular lymphoma (FL)等。目前结果较好的EZH2i是tazemetostat (EPZ-6438, E7438)，在EZH2野生型/突变型的病人中表现不同；另外治疗效果还跟SWI/SNF复合体等的状态直接相关（Table 2）。DOT1Li主要代表是EPZ-5676 (pinometostat)，在MLL/AML等疾病中开展临床实验（Table 2）。

组蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMTs），其抑制剂仍需继续研究。

3）组蛋白乙酰转移酶，如p300、CBP等，催化组蛋白乙酰化形成。

Erasers：

1）HDACs，组蛋白去乙酰化酶，催化组蛋白乙酰化去除。第一代HDACi囿于其药代动力学、毒性等劣势，仅限于应用于血液肿瘤；第二代HDACi是其异构体，并倾向于不同HDACs的特异性抑制。HADCi能够促进MHC I、肿瘤抗原、PD-L1等表达，抑制Treg细胞，提示其与免疫疗法联用的可能性（Fig 1, Table 1）。

2）KDM，组蛋白去甲基化酶，催化组蛋白甲基的去除。例如KDM1A/LSD1，催化H3K27位点甲基化去除，KDM1Ai例如ORY-1001正在进行AML临床实验（Table 1+2）。

KDM1家族，例如KDM4B/5A。

Readers：

1）BET家族，包括BRD2/3/4/T等，能够识别组蛋白乙酰化，通过招募和激活Pol II等蛋白，并参与super enhancer调控，促进基因转录。BETi的已在非常多种肿瘤和其他疾病中开展临床实验，能够通过MYC等著名肿瘤相关基因起作用（Fig 1, Table 1+2）。目前开展临床实验的药物主要有OTX015/MK-8628、molibresib (GSK525762)、mivebresib (ABBV-075) induced等，在AML为代表的血液疾病中有效果（Table 2）。

2）赖氨酸-甲基化识别蛋白，例如L3MBTL1/3，与骨髓肿瘤相关；Tudor蛋白SPINDLIN1则与卵巢癌等相关；目前这些蛋白的抑制剂已发现，但相关机制以及临床实验尚未开展。

染色质重塑相关蛋白：

DNA和组蛋白的修饰、以及相关蛋白能够影响染色质重塑，这些蛋白包括SWI/SNF复合体（如ARID1A/B等）。

间接调控蛋白：

例如IDH酶，能够调控αKG形成，其代谢产物影响组蛋白和DNA甲基化与去甲基化，因此IDH1/2的抑制剂例如enasidenib在AML治疗中起作用。

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表观遗传药物治疗的优化

1）患者选择：

不同肿瘤、以及同一肿瘤中不同突变类型的患者，可能面临的问题是疾病成因的异质性，故也应选择不同的治疗手段和药物。因此结合DNA甲基化测序、外显子测序、ATAC-seq测序、NicE测序等，寻找单个患者的分子标记，并据此选择不同的表观遗传药物治疗，能够带来更为有效的治疗效果。

2）治疗窗口：

以EZH2i为例，传统的EZH2i具有较强的生物毒性。考虑到这些表观药物的毒性、依赖性、和抗药性，治疗需要选择合适的浓度、治疗时机和时间。

3）联合用药：

考虑到患者突变以及表达谱并非单一，致病因素复杂，以及多种表观药物能够影响免疫因素，因此越来越多的临床实验采用表观药物-靶向药物-化疗以及免疫治疗联合的方式（Table 1）。

目前两种主要的联合用药方式，是表观药物与靶向、表观药物与化疗（Fig 2）。单独靶向或者化疗治疗容易引起肿瘤细胞转录重新编程，引起抗药性；联合表观药物则抑制转录事件改变，最大程度上抑制了抗药性产生（Fig 2a）。此外表观药物还能够启动新的肿瘤杀伤作用（Fig 2b）。

 

4）联合免疫治疗

免疫治疗是激活和启动免疫细胞杀伤肿瘤，但目前为止仅在少数肿瘤及患者中起作用。基础研究已经证明HDACi和DNMTi能够调节肿瘤细胞和免疫细胞中的转录时间，从而促进抗肿瘤免疫、影响免疫细胞功能。故此可以设想，联合这两种表观药物和相关免疫治疗，能够获得更佳的抗肿瘤效果（Fig 1）。

其他表观药物也能够调控免疫和免疫抗肿瘤过程。例如EZH2i抑制Treg、促进Teff细胞；而anti-CTLA-4促进EZH2表达；此外EZH2调节T细胞稳态，提示了CTLA-4抗体和EZH2i联用的效果。KDM1Ai促进PD-1抗体治疗；BETi抑制PD-L1表达、进而抑制T细胞耗竭。

Table 1

Table 2

小结：

表观失调是肿瘤的共性，然而不同肿瘤、以及不同患者之间，表观失调类型和水平千差万别。出于这种共性，近年来有关表观遗传控制肿瘤进程的基础研究层出不穷，且已经有许多表观遗传药物的临床实验正在开展，甚至已经得出结论。随着肿瘤治疗新靶标和新方法的发展，表观药物联合靶向、化疗以及免疫治疗，也是近年来一个新的趋势，可能对于肿瘤治疗有更大的可能性。本文即是对表观遗传药物的机理、临床实验的一个综述，此外还针对新型的表观遗传药物使用的优势、以及联合治疗进行分析和阐述。

本文来自：

1. Helai P. Mohammad, et al. Targeting epigenetic modifications in cancer therapy: erasing the roadmap to cancer. Nat. Medicine. Mar;25(3):403-418.

References

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