靶向蛋白质精氨酸甲基转移酶5治疗肿瘤的研究进展

郑百男 张 新 谢渭芬

恶性肿瘤的治疗是世界性公共卫生难题，恶性肿瘤的靶向治疗一直是该领域的研究热点。近年来研究提示，表观遗传学改变是肿瘤的重要发病机制，与多种肿瘤转移、复发相关，表观遗传学调控是肿瘤靶向治疗的一个新方向［1-2］。表观遗传学调控包括DNA甲基化、组蛋白翻译后修饰和染色质高级结构重塑3种形式［3］。蛋白质精氨酸甲基转移酶（PRMT）5为Ⅱ型精氨酸甲基转移酶，它通过引起组蛋白H2A、H3和H4的对称二甲基化参与表观遗传的调控。此外，PRMT5还可以甲基化修饰非组蛋白底物如小核核糖核蛋白（sn RNP）Sm D3、p53 和 表 皮 生 长 因 子 受 体（EGFR）等，在细胞增殖、分化，以及肿瘤发生等方面发挥着重要作用。现就PRMT5在肿瘤中的作用及其作为肿瘤治疗靶点的前景作一综述。

1 PRMT5概述

PRMTs以S-腺苷-L-甲硫氨酸（SAM）为甲基供体，催化精氨酸的胍基氮原子发生甲基化，形成甲基精氨酸和S-腺苷-L-高半胱氨酸（SAH）。目前，在人体内共发现9种PRMT，根据结构和形成的产物类型不同，将其分为3型：Ⅰ型PRMT能够催化形成ω-NG单甲基精氨酸（ω-MMA）和ω-NG，NG非对称二甲基精氨酸（ω-aDMA），主要包 括 PRMT1、PRMT2、PRMT3、PRMT4、PRMT6和PRMT8等；Ⅱ型PRMT包括PRMT5和PRMT9，能够催化形成ω-MMA、ω-NG和N'G对称二甲基精氨酸（ω-sDMA）；PRMT7只能够催化形成 ω-MMA［4］，为Ⅲ型 PRMT，但近年来对PRMT7的修饰类型存在争议，部分研究发现PRMT7也能够对称二甲基化修饰底物蛋白［5］。

PRMT5是首先被发现的Ⅱ型精氨酸甲基转移酶，最初被称为Janus激酶结合蛋白1（JBP1），随后被证实可催化髓磷脂碱性蛋白（MBP）发生对称性二甲基化，故而被划分入精氨酸甲基转移酶家族［6］。哺乳动物细胞中，PRMT5在细胞质和细胞核中均有表达。在细胞质中，PRMT5主要通过与甲基转移酶复合体蛋白50（MEP50）形成蛋白质复合物发挥作用，PRMT5-MEP50复合物可提高PRMT5与底物的亲和力，从而提高PRMT5的活性，通过甲基化SmD3，调节sn RNP的装配和mRNA前体剪接［7］。在细胞核中，PRMT5可与染色体重塑复合物 SWI/SNF（SWItch/Sucrose Non-Fermentable）结合，甲基化组蛋白、转录因子和转录调节因子，调控基因表达［8］。

目前发现PRMT5的底物包括组蛋白和非组蛋白。PRMT5可以催化组蛋白的精氨酸残基H2AR3、H3R2、H3R8和H4R3发生对称性二甲基化，重塑染色质结构，从而抑制转录，导致基因沉默［9］。PRMT5也可以对称性二甲基化非组蛋白底物，如抑癌基因p53、PDCD4，转录因子NF-κB、E2F1、Hox A，DNA修复关键蛋白snRNP Sm D3，核糖体蛋白S10（RPS10），核质蛋白，以及EGFR等；参与高尔基体组装、核糖体合成、RNA加工，以及DNA复制和修复；影响细胞信号通路转导、细胞分化、细胞周期和凋亡，因而能在多种生物过程中发挥作用［10-11］。

2 PRMT5在不同肿瘤中的作用

随着对肿瘤生物学特性的深入研究，发现蛋白质的精氨酸甲基化在多种肿瘤的发生、发展和侵袭转移过程中发挥着重要作用。目前研究表明，PRMT5在人体恶性肿瘤如白血病、肝细胞癌（HCC）、前列腺癌、胶质瘤、乳腺癌、肺癌等肿瘤中高表达，并且在不同肿瘤中的作用机制不同，可能是重要的癌基因。

2.1 血液系统肿瘤 PRMT5在多种血液系统肿瘤中高表达，可通过调节 Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）、NF-κB和p53通路，影响肿瘤细胞的增殖与自我更新能力。在慢性髓细胞白血病（CML）中，PRMT5能够上调融合基因BCR-ABL的表达，且PRMT5抑制剂PJ-68可阻断 Wnt/β-catenin通路活化，进而抑制白血病干细胞的自我更新［12］。在多发性骨髓瘤细胞中，敲减PRMT5后NF-κB信号通路失活；同时抑癌基因p53甲基化减少，转录活性增加，从而达到抑制肿瘤细胞增殖的作用［13］。在小鼠模型中，过表达PRMT5可促进细胞周期蛋白（cyclin）D1、c-MYC、NOTCH1和 MLL-AF9等多个癌基因的表达，从而促进淋巴瘤的形成［14］。

2.2 消化系统肿瘤 PRMT5在HCC组织中高表达，与HCC的临床恶性生物学行为呈正相关，与HCC患者的总体生存率呈负相关［15-16］。在肝癌细胞中，敲减PRMT5可诱导细胞外调节蛋白激酶（ERK）磷酸化，进而上调B细胞易位基因2（BTG2）表达，影响细胞增殖，同时可下调cyclinE1、cylineD1，导致细胞周期阻滞，从而有效逆转 HCC的恶性生物学行为［17］。在胃癌和结直肠癌中，敲减PRMT5或使用精氨酸甲基转移酶抑制剂（AMI）-1降低PRMT5活性，可下调真核起始因子（eIF4E）的表达，减少组蛋白H3和H4精氨酸的甲基化修饰，从而抑制肿瘤细胞的恶性表型［18］。

2.3 生殖系统肿瘤 在雄激素受体（AR）阳性的前列腺癌中常出现TMPRSS2-ETS相关基因（ERG）融合，ERG可招募PRMT5，促进PRMT5对称性二甲基化AR的R761位点，下调AR下游抑制前列腺癌生长的基因PSA、NKX3-1和SLC45A3，促进前列腺癌细胞增殖［19］；也有研究［20］表明，在前列腺癌标本中PRMT5表达与AR表达呈正相关，PRMT5可以与转录因子Sp1和染色体重塑因子Brg1形成复合物，进而与AR启动子结合，上调AR的表达，敲减PRMT5可抑制AR阳性的前列腺癌细胞的增殖。

2.4 神经系统肿瘤 PRMT5对mRNA剪接具有重要的调控作用，在胶质瘤细胞中，PRMT5表达升高，并促进增殖相关基因的内含子剪接，从而促进这部分基因的表达，促使癌细胞失控生长［21］。此外，PRMT5抑制剂CMP5能有效抑制胶质瘤细胞的增殖和自我更新能力，并引起细胞G1期阻滞，从而抑制胶质瘤生长［22］。同时，长链非编码RNA SNHG16在恶性胶质瘤中高表达，它能够与微RNA（miR）-4518直接结合，促进miR-4518靶基因PRMT5的表达，进而减少胶质瘤细胞凋亡，SNHG16-miR-4518-PMRT5轴可能成为胶质瘤的靶向治疗方向［23］。

2.5 其他 此外，多项研究发现PRMT5与细胞分化，以及肿瘤干细胞的自我更新能力相关。在乳腺癌细胞中，对称性二甲基化修饰的H3（H3R2me2s）可与转录因子叉头框蛋白p1（FOXP1）结合，促进乳腺癌干细胞（BCSC）的增殖和自我更新，PRMT5通过催化H3R2的甲基化促进了这一过程［24］。在肺癌中，PRMT5通过对称性二甲基化H4R3抑制miR-99家族的转录，增加FGFR3的表达，反过来激活ERK通路，促进肺癌细胞的增殖和转移［25］。另外，PRMT5还可影响肺癌细胞外基质转化（EMT）进程，细胞质中PRMT5高表达者较低表达者预后差，并与上皮型钙黏素（E-cadherin）表达呈负相关［2］。

3 PRMT5抑制剂

上述研究表明PRMT5对多种肿瘤的进展具有促进作用，提示其可能成为肿瘤靶向治疗的新靶点，因此，高活性、高特异性的PRMT5抑制剂将为肿瘤的临床治疗提供工具。目前PRMT5抑制剂根据结合位点不同主要分为SAM类似物和非SAM 类似物，见表1［26］。

3.1 SAM类似物 SAM是PRMT催化对称性二甲基化的甲基供体，SAM类似物能够通过与SAM竞争结合位点，从而特异性抑制不同类型的精氨酸甲基化，但不影响赖氨酸甲基化。AMI-1可以特异性抑制Ⅰ型和Ⅱ型PRMT的活性，降低甲基化底物Npl3p的甲基化水平，目前已在肝癌、胃癌、白血病等多种肿瘤细胞中证明可通过降低PRMT5催化活性抑制肿瘤细胞的增殖［18，27］。中山大学潘景轩教授团队筛选的小分子抑制剂PJ-68可以降低PRMT5的活性，抑制白血病干细胞的存活和自我更新能力，PJ-68还可以抑制人类CML CD34＋细胞在免疫缺陷小鼠体内的成瘤情况［12］。中国科学院上海药物研究所罗成教授课题组通过药效团和分子对接的虚拟筛选并结合光激化学发光免疫测定 （Alpha LISA）分析优化选择出小分子化合物Compound 17，并证明Compound 17是一种SAM竞争性的抑制剂，可与PRMT5高亲和性地结合，在白血病细胞内可明显抑制PRMT5的活性和PRMT5介导的Sm甲基化，进而抑制白血病细胞的增殖［28］。Tarighat等［29］的研究表明，小分子化合物HLCL-61特异性抑制PRMT5活性，作用于白血病细胞后12 h可减少组蛋白H3、H4的甲基化，降低白血病细胞的活力。新近合成的PRMT5抑制剂LLY-283的选择性明显提高，并可抑制白血病细胞的恶性表型［30］。

表1 已知PRMT5抑制剂

3.2 非SAM类似物 小分子抑制剂EPZ015666是第1个被报道的口服生物利用度高的PRMT5抑制剂，通过与多肽底物竞争结合位点，而不是与SAM竞争结合位点，抑制PRMT5的活性。在套细胞淋巴瘤中，PRMT5已经被证实为肿瘤治疗靶点，EPZ015666可以抑制淋巴瘤细胞的增殖、侵袭和迁移，在小鼠模型中，口服EPZ01566可以有效抑制移植瘤生长［31］。另有众多研究分别验证了EPZ015666对骨髓瘤、结直肠癌、非小细胞肺癌和胶质瘤细胞株的抑制作用［21，32-34］。

根据EPZ015666结构优化的小分子化合物EPZ015938（GSK3326595），2016年开始Ⅰ期临床剂量递增研究，用于患有晚期或复发性实体瘤的受试者和非霍奇金淋巴瘤的治疗（美国临床试验数据库注册号：NCT02783300）。虽然近来新的PRMT5抑制剂不断被发现，但目前只有EPZ015938用于临床研究。

4 展 望

PRMT5催化的组蛋白甲基化作为表观遗传学的重要组成部分，与肿瘤的发生、发展密切相关，但目前仍缺乏实验研究以充分评估PRMT5在不同肿瘤中的风险及其与诊断、复发、预后的关系。目前对PRMT5的研究多停留在体外，且PRMT5基因敲除鼠成本较高，体内研究较少。此外，虽然靶向PRMT5的小分子抑制剂的发现与优化为深入探讨PRMT5可能的治疗价值提供了有力工具，但这些抑制剂在肿瘤中发挥作用影响的下游通路尚未完全明确，仍需进一步探讨，这有利于明确小分子抑制剂对不同特征肿瘤的抑制作用，有助于靶向治疗的实施。同时，明确PRMT5在不同肿瘤中的作用机制，可为日后临床上开展联合用药提供帮助。有研究表明PRMT5可通过调控c-myc的表达诱导乳腺癌细胞对阿霉素的耐药，但对于其他肿瘤耐药仍无研究，例如在肝癌靶向治疗药物中，美国FDA目前只批准了索拉非尼（sorafenib），临床上常有患者出现耐药，PRMT5对索拉非尼耐药患者是否有治疗意义仍需研究。PRMT5在正常细胞中也有表达，但PRMT5抑制剂对正常细胞是否也有抑制作用尚无报道，小分子抑制剂的体内外毒副反应也未见研究。PRMT5作为靶点用于肿瘤临床治疗之前，最紧迫的仍是筛选出更多特异性抑制剂，并检测其安全性，以提供特异性更好、安全性更高的药物。