组蛋白去乙酰化酶抑制剂mgcd0103的研究进展

杨永娜 谢守嫔 李瑞琳综述 彭小兰审校

组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitors，HDACIs)是1种新的癌症治疗药物，属于表观遗传学治疗药物。组蛋白的作用机制例如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化、羰基化、ADP核糖基化、类泛素化均是通过改变染色质的构象而改变基因表达而达到抑制肿瘤的作用。组蛋白是染色质的基本单位，组蛋白乙酰化调节影响染色质结构与基因表达，是表观遗传调节的重要组成部分［1-2］。通过DNA突变激活肿瘤抑制基因和基因沉默等已被认为是促进恶性肿瘤细胞凋亡，阻滞增殖和转移的原因。

HDACI主要通过诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期、抑制血管生成等抑制肿瘤的发生，研究表明，HDACI大多都可以促进P21蛋白的表达，这与阻滞细胞周期有关。HDACI诱导细胞凋亡主要通过死亡受体介导途径和线粒体介导途径，增强bax和抑制bcl-2的表达。HDACI还通过抑制VEGF的表达而抑制肿瘤血管生成。MGCD0103就是较新研制的Ⅰ类酶抑制剂HDACI［3］，大量的体内和体外研究证明组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACI)MGCD0103对多种实体和非实体恶性肿瘤有明显的临床疗效，MGCD0103主要针对人类 HDAC1，但在体外对 HDAC2，HDAC3，HDAC11也有活性抑制。MGCD0103在完整的细胞仅抑制总的HDAC活性的一小部分，并显示出持久的抑制活性。MGCD0103诱导组蛋白选择性地诱导细胞凋亡，并在多种人类肿瘤细胞株中引起细胞周期阻滞，并具有剂量依赖性。MGCD0103对多种人类肿瘤细胞株在体外表现出有效的和选择性的抗增殖活性，并且影响 HDAC的抑制活性。在体内，MGCD0103有显著剂量依赖性和抗肿瘤活性，诱导肿瘤中的组蛋白乙酰化，在裸鼠中的抑制人类肿瘤异种移植生长。研究结果表明，HDAC抑制剂MGCD0103有足够的体内抗肿瘤活性。该文就对MGCD0103治疗各种肿瘤的研究进展进行综述。

1 MGCD0103治疗血液系统肿瘤

1.1 MGCD0103治疗白血病

骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes，MDS)影响造血干细胞致人体造血功能异常，导致包括感染、贫血或进展为急性髓细胞白血病(acute myelocytic leukemia，AML)等许多问题。目前主要治疗药物是由美国FDA批准的阿扎胞苷(azacitidine)和吉西他滨(gemcitabine)等。临床前和早期临床试验阶段鉴定药物治疗活性所用的HDACI和阿扎胞苷(azacitidine)、吉西他滨(gemcitabine)组合，可能比单药治疗更有效。在改善高危MDS患者整体存活率方面，应用阿扎胞苷等药物治疗的同时，应用组蛋白去乙酰化酶抑制剂如MGCD0103等可能效果更好，目前正在进行临床试验。MGCD0103是1个与组蛋白乙酰化酶抑制剂同型的针对亚型1，2，3和11组蛋白脱乙酰酶(HDACs)选择性抑制剂。在第一阶段的研究中，主要针对的是白血病和骨髓增生异常综合征患者，其中大多数(76%)是急性粒细胞性白血病(AML)患者，MGCD0103口服给药，每周3次，不中断给药。24例患者的平均年龄为62岁(范围32～84岁)，计划给药剂量水平为20、40和80 mg/m2。在所有29例患者中，24例(83%)患者在此次治疗前已经用过1种或多种传统药物化疗，29例患者均有细胞遗传学异常。剂量限制性毒性(DLTs)被确定为60 mg/m2。主要观察在高剂量药物作用下，患者对疲劳、恶心、呕吐、腹泻的最大耐受剂量。3例取得了完整的骨髓效应。药物代谢动力学分析表明MGCD0103在1 h内吸收，血浆半衰期为9 h，并与药物剂量成正比，剂量可高达60 mg/m2。外周血白细胞的分析表明诱导的组蛋白乙酰化和HDAC酶的活性呈剂量依赖性抑制。MGCD0103对晚期白血病患者抗白血病机制是安全的［4］。

MGCD0103和阿扎胞苷(azacitidine)、吉西他滨(gemcitabine)联合用药治疗AML，可以增强疗效，减少药物的毒性。利用互补的分子机制，在体外或在体内药物协同作用是1个新的更有效的联合治疗方法［5］。

研究表明，MGCD0103对B细胞慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)的作用机制是降低Mcl-1的表达和对Bax作用致使线粒体去极化，因此，MGCD0103诱导白血病细胞凋亡是通过内源性途径诱导细胞凋亡。此外，MGCD0103治疗导致的在一个反应下游活化caspase-9，caspase依赖性扩增线粒体去极化，激活钙蛋白酶和Bax蛋白裂解。研究者提出一个模型，内源性途径诱导细胞凋亡表明MGCD0103在CLL中的作用与线粒体死亡相关［6-8］。

1.2 MGCD0103治疗淋巴瘤

淋巴瘤包括起源于淋巴结或其他淋巴组织的恶性肿瘤。表观遗传修饰，特别是组蛋白去乙酰酶(HDACs)在淋巴瘤的发生和发展过程中起着关键的作用。因此，HDAC抑制剂(HDACIs)已成为治疗淋巴瘤的基础药物。MGCD0103对难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma，DLBCL)或滤泡性淋巴瘤(follicular lymphoma，FL)表现出显著的抗癌活性与治疗的副作用。临床研究表明患者接受治疗后，DLBCL和FL患者行CT评估疗效，大多数有肿瘤缩小，常见的不良反应为疲劳、中性粒细胞减少症、血小板减少、贫血。

霍奇金淋巴瘤(hodgkin’s lymphoma，HL)是1种复发性或难治性疾病，预后差。复发或难治性成人HL的Ⅱ期临床试验正在进行。患者接受MGCD0103剂量为85～110 mg，每周3次，周期4周。用药剂量为110 mg的21例患者中，2例(10%)有完全应答(CRS)，6例(29%)有不完全应答(PRS)。Ⅰ类HDAC抑制剂MGCD0103对霍奇金淋巴瘤(HL)表现出显著的抗肿瘤作用，MGCD0103上调细胞周期蛋白p21CIP1/WAF1和激活内在凋亡通路诱导细胞凋亡。MGCD0103诱导肿瘤坏死因子(TNF-α)的表达和分泌，这与核因子(NF)-κB的激活相关，通过选择性抑制mRNA的TNF-α表达，诱导细胞死亡。研究结果表明，MGCD0103可能通过独立的机制作用于肿瘤细胞［9］。目前，MGCD0103第一类选择性HDACI进入临床试验阶段。非类特定的HDACI被FDA批准用于治疗淋巴瘤。研究人员将继续探索这个毒性较低，对淋巴瘤的治疗效果良好的药物。

2 MGCD0103治疗胰腺癌

胰腺癌(pancreatic carcinoma，PC)是一种恶性程度很高的癌症。尽管人们一直努力对PC的早期诊断、分期、手术及化疗进行研究，但效果仍然不佳［10］。这是由于肿瘤发展迅速，转移早，对许多化疗药物耐药，对放疗不敏感。我们急需探索新的治疗方法治疗PC患者。Ⅰ类和Ⅱ类组蛋白去乙酰化酶是潜在的治疗靶点。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACIs)无论是单独使用或与其他治疗剂组合使用均对胰腺癌的临床前模型的抗肿瘤活性效果良好。临床在胰腺癌相关的HDAC亚型还没有被完全确定。HDAC1在高达40%的癌细胞和其周围的组织中观察到高表达［11］。大多数的Ⅰ类和Ⅱ类HDACs(除HDAC5)在胰腺癌细胞株容易检测到，他们可能参与胰腺癌细胞生长和生存。Ⅰ类和Ⅱa类HDACs治疗胰腺癌时组蛋白去乙酰化酶抑制剂可能有一定的肿瘤选择性。Ⅱb类HDACs可能并不适用于治疗胰腺癌。

HDAC抑制剂(HDACI)的抗肿瘤作用除细胞凋亡、细胞周期停滞、分化外，还影响细胞周期抑制因子p21CIP1/WAF1，caspase-3，PARP，和Bax等。MGCD0103已被证明阻滞细胞周期(G1和G2/M)在多种人类肿瘤细胞［12］，在目前的研究中，MGCD0103可能是通过上调p21CIP1/WAF1表达诱导胰腺癌细胞生长抑制。p21CIP1/WAF1蛋白被认为是促进在G1、G2/M期的细胞周期阻滞的重要因素。实验对多种Ⅰ、Ⅱ类HDACs的作用在不同胰腺癌细胞株进行检测，MGCD0103对增殖阻滞、细胞凋亡有剂量依赖性，细胞周期阻滞在G2/M期，并伴随着诱导p21CIP1/WAF1和DNA双链断裂(DSBs)。相反，Ⅱa类选择性HDACI作用的影响很小。同时Ⅱ类抑制剂MC1568可以显著增强MGCD0103诱导生长停滞、细胞凋亡和G2/M期细胞周期阻滞，而Tubastatin一个只有协同增强MGCD0103生长停滞。虽然MC1568或Tubastatin单独用药对DNA双链断裂和p21CIP1/WAF1的表达没有明显影响，但结合MGCD0103就能表现出诱导p21CIP1/WAF1在细胞内的作用。研究结果表明，Ⅰ类和Ⅱ类HDACs是治疗胰腺癌潜在的治疗靶点。因此，异构体的选择性抑制剂可能对胰腺癌的治疗更有效［13］。

事实上，初步研究数据表明，MGCD0103和吉西他滨在胰腺癌PANC-1细胞系联合治疗的协同作用诱导细胞凋亡。MGCD0103联合吉西他滨显示了比单独用药更有效的抗肿瘤活性。对于转移性胰腺癌多种治疗药物疗效不佳，患者接受MGCD0103(每周3次，28天为1周期)，吉西他滨(1 000 mg/m2，3周为1个周期)治疗。不良反应包括疲劳，呕吐和腹痛以及血小板减少和贫血，疗效均明显优于组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA和SAHA单独用药。近期研究还发现，Ⅱa类HDACs对胰腺癌细胞作用不明显，但能显著增强Ⅰ类HDACs如MGCD0103对胰腺癌的作用，其具体机制在进一步研究当中［13］。MGCD0103在体外以剂量依赖性的方式抑制HDAC活性，MGCD0103对不同的实体瘤均能抑制HDAC活性，并且有时间依赖性，并在血液中检测到药物浓度可持续至少24 h后药物作用才完全消退。MGCD0103对实体瘤患者的抑制活性持续至少8 h。

3 MGCD0103治疗结直肠癌

结直肠癌(colorectal cancer，CRC)的死亡率在北美癌症死亡率位列第二，化疗是CRC治疗的重要方法，然而，在多数情况下，肿瘤复发，成为难治性肿瘤。肿瘤复发耐药是由于表观遗传学改变，导致肿瘤耐药性提高。最近，一个肿瘤复发和耐药机制观点被提出:肿瘤干细胞或癌症起始细胞对增加化疗耐药性和减低放射治疗效果起着重要作用［14-15］。最近的研究表明，这些细胞表达出DNA损伤后反应基因的水平较高，这可能有助于耐药［16］。结直肠癌癌症起始细胞(colon-cancer-initiating cell，CCIC)可以在各种化疗同时作用后快速再生新的肿瘤，CCIC被认为是肿瘤复发与导致机体死亡的主要因素。

CCIC被认为自我更新并产生非CCIC的CRC癌症细胞，改变CCIC非CRC癌细胞转移的基因表达的表观遗传调控，作为一个可能的机制，已经被提出。药物调节表观遗传修饰状态，是反CCIC靶向治疗的一个很有研究前途的方法。组蛋白的共价修饰是一个重要的表观遗传调控机制。结直肠癌比正常结肠黏膜Ⅰ类HDACs水平高［17］。在CCIC和非CCIC CRC的CRC肿瘤细胞的增殖机制中，Wnt信号起着至关重要的作用［18-19］。经典Wnt信号是通过细胞表面的Frizzled-LRP5/6受体的配体结合，这种结合触发信号级联，导致β-catenin的核易位。β-连环蛋白结合和上调LEF/TCF转录因子是重要的增殖和抗凋亡的基因，如MYC和CCD1。DKK家族蛋白是细胞外WNT拮抗剂，DKK-1被认为是CRC最重要的家庭成员。DKK-1通过下调LRP 5/6，抑制下游经典Wnt信号［20］。在转基因小鼠中，DKK-1有针对性的过度表达可抑制肠道的肠上皮细胞绒毛和肠腺细胞增殖［21］。DKK-1也能抑制上皮细胞分化和迁移，它是肿瘤进展和转移的很重要的过程［22］。Ⅰ类HDACI MGCD0103除有效地抑制了CCIC的增殖和克隆形成外，还积极作用非CCIC CRC细胞株。基因表达分析表明，CCIC的HDACI诱导生长停滞和凋亡的机制是 WNT拮抗剂 DKK-1的上调。研究数据显示，MGCD0103能够有效抑制非CCIC CRC细胞生长。临床治疗试验表明MGCD0103阻滞非CCIC周期，诱导细胞凋亡。这些结果表明抑制Ⅰ类HDACI是作用CCIC与非CCIC CRC一个新的药物，被认为是对提高抗 CRC化疗效果带来新希望的药物［23-24］。

综上所述，HDAC抑制剂MGCD0103对多种肿瘤起作用，但对不同肿瘤细胞作用差异较大，并且对该药诱导疲劳的病因知之甚少。虽然有报道称某些细胞因子如IL-6与癌症患者的疲劳呈正相关，但一些患者在应用高剂量MGCD0103后IL-6水平仍显著升高［25］。如何使HDAC抑制剂提高疗效，降低副作用，并使药物尽早地应用于临床，仍需我们进行更进一步研究。

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