组蛋白去乙酰化酶抑制剂在多发性骨髓瘤治疗中的研究进展

蔡 博 综述 柳柏林，高春记 审校

1解放军总医院 血液科，北京 100853；2美国科罗拉多大学医学院 病理学系，科罗拉多州 80045

表观遗传学调控是在不改变DNA核酸序列的情况下调节基因表达的方式。在肿瘤的发生和发展中存在异常的表观遗传学修饰，应用药物调节异常的表观遗传学改变已经成为肿瘤治疗的重要手段。与肿瘤相关的表观遗传学修饰主要有以下两种：由组蛋白乙酰基转移酶(histone acetyltransferase，HAT)和组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)催化的组蛋白乙酰化和去乙酰化；由甲基化和去甲基化酶控制的基因组CpG岛甲基化。在血液肿瘤尤其是淋巴组织起源肿瘤的临床治疗中，已经开始通过应用组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDAC inhibitors，HDACi)调节组蛋白乙酰化和去乙酰化的平衡来控制肿瘤生长，取得了较为满意的疗效。以下重点探讨近年来HDACi在多发性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)治疗中的分子生物学机制及临床应用研究进展。

1 HDACi的分类和生物学功能

HDACi根据结构的不同可以分为四类，具有抑制不同种类HDAC活性的功能。除了通过阻断HDAC活性来调节组蛋白乙酰化状态之外，HDACi还可以影响其他细胞蛋白，进而导致下游生物学功能的变化。HDACi参与调节的重要生物学功能有： 1)通过外在或内在的凋亡通路机制诱导细胞凋亡； 2)细胞周期阻滞； 3)抑制血管的生成； 4)增加活性氧产生及其诱导凋亡作用； 5)微管蛋白乙酰化和破坏聚集体形成； 6)改变微管蛋白α从而影响细胞运动和分化； 7)通过影响T细胞受体功能、免疫效应细胞的细胞因子环境和直接上调促进抗原提呈细胞及其他免疫效应因子识别肿瘤细胞的蛋白等方式调节肿瘤免疫[1]。综上所述，HDACi通过直接或间接调节组蛋白及其他蛋白，从而引起与肿瘤生长繁殖、血管生成、分化和生存密切相关的信号通路改变，最终诱导肿瘤细胞死亡。

2 HDACi治疗MM的可能机制

尽管还没有足够的证据表明MM存在HDAC异常表达，但是多种HDACi都有抗骨髓瘤细胞生长的作用，这表明HDACi可能主要通过影响细胞周期和促进凋亡等生物学功能抑制细胞生长和加速细胞死亡。一些体外实验已经证明HDACi能通过调节细胞周期、凋亡和生长繁殖的信号通路中重要基因表达水平影响骨髓瘤细胞生存。HDACi能够通过促进p21、p53表达以及Rb脱磷酸来诱导细胞周期G1期阻滞[2]。HDACi还能通过激活外在和内在凋亡通路诱导骨髓瘤细胞凋亡。丙戊酸是一种HDACi，能使死亡受体DR4在脂质层重分布，从而增强DR4相关信号，使U266骨髓瘤细胞对APO21/TRAIL诱导的凋亡更加敏感[3]。属于HDACi的panobinostat和SAHA都能通过caspase 3和calpain诱导PARP信号途径相关凋亡。HDACi处理U266细胞及原代骨髓瘤细胞还能导致抗凋亡蛋白Mcl-1、Bcl2和Bcl-xL减少以及Bax蛋白增加[4]。一些HDACi还能通过诱导DNA双链破坏和抗血管生成作用抑制骨髓瘤细胞生长[5-6]。总之，参与HDACi杀伤骨髓瘤细胞的机制多种多样，但还有待系统阐明。

3 HDACi单药治疗MM的临床探索

目前已经有多种HDACi开始用于MM治疗的临床试验研究，如vorinostat (SAHA)，panobinostat等[7-8]。但是HDACi单药治疗MM的临床试验结果令人失望。Richardson等开展的一期临床试验对13例MM患者使用了不同剂量和方案的SAHA，在10例可评价患者中，只有1例对SAHA治疗有轻微反应，其余9例疾病稳定，表明SAHA单药对复发/难治性MM疗效一般[9]。一项二期临床试验对19例进展期MM患者应用了另一种HDACi ITF2357。随访截止时19例患者中有5例保持疾病稳定，5例出现疾病进展，9例死于疾病进展[10]。另一项二期临床试验对13例难治性MM患者应用另一种HDACi romidepsin，结果虽然观察到了M蛋白的稳定表达和患者骨痛和高钙血症的缓解，药物总体反应性却低于30%[11]。一系列不尽满意的单药临床试验结果使研究热点转移到了对HDACi联合其他药物的探索上来。

4 包含HDACi的MM联合用药方案

很多体外实验和临床试验均证实了HDACi联合其他药物治疗MM的满意疗效，其中最引人注目的是包含HDACi和蛋白酶体抑制剂的方案。作为第一代蛋白酶体抑制剂，硼替佐米(万珂)明显改善了骨髓瘤的疗效，已经成为骨髓瘤一线治疗用药。来自MD Anderson肿瘤中心的一期临床试验对34例复发/难治MM患者应用SAHA和万珂联合治疗，9例患者对治疗出现部分缓解(PR)，2例为轻微反应(MR)，20例患者疾病稳定，患者对治疗的总体耐受性良好[12]。一项全球多中心协作开展的三期临床试验正在进行，以进一步评价SAHA联合万珂的疗效。Harrison等探索HDACi romidepsin联合万珂和地塞米松方案治疗复发/难治骨髓瘤。药物总体反应率达到72%，25例患者中有2例(8%)达到完全缓解(CR)，13例(52%)达到PR，其中包括7例达到非常好的部分缓解(VGPR)，疾病进展中位时间7.2个月，中位总体生存期36个月[13]。一项正在进行中的二期临床试验评价了另一种HDACi panobinostat联合万珂和地塞米松的疗效。44例可评价的患者中有2例接近完全缓解(CR)，7例达到PR，另外有7例达到MR，患者总体耐受性好[14]。本项目的三期临床试验将进一步验证此方案对骨髓瘤的疗效。

除了包含万珂的联合用药方案，一些研究机构还进行了HDACi联合雷那度胺、马法兰等骨髓瘤常规化疗药物的临床试验，均取得了不同程度的治疗反应。我们进行的体外实验也证实HDACi entinostat与马法兰[15]或苯达莫司汀(数据待发表)协同作用能通过多种途径有效杀伤骨髓瘤细胞。另外，肿瘤细胞中经常出现抑癌基因高甲基化导致表达降低，DNA去甲基化药物地西他滨能使抑癌基因再表达，从而抑制肿瘤细胞生长。由于DNA甲基化和组蛋白乙酰化互相影响，共同调控基因表达，DNA去甲基化药物与HDACi的联合应用有希望进一步增强抗肿瘤作用。

5 结语

组蛋白乙酰化作为一种重要的表观遗传学修饰，通过调控基因表达影响许多细胞生物学功能。组蛋白乙酰化/去乙酰化通过调节染色质结构重塑和DNA核小体组装来控制基因转录和肿瘤形成。尽管目前没有足够的证据表明HDAC表达会直接引发肿瘤，一些研究发现肿瘤细胞出现HDAC异常表达，从而导致组蛋白低乙酰化。因此，抑制HDAC表达是合理的肿瘤治疗靶点。一系列临床试验表明，HDACi联合一线化疗药物能有效治疗复发/难治性MM。对HDACi作用的分子机制的深入了解以及大规模临床试验的开展将进一步优化包含HDACi的联合用药方案，达到克服耐药、延长生存期和提高生存质量的目标。

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