急性髓系白血病的表观遗传调控及靶向治疗研究进展*

王晓慧 综述，师梦颖，申徐良 审校

(长治医学院附属和平医院血液内科，山西 长治 046000)

表观遗传学主要是指在细胞表型中不依赖于DNA序列改变所产生的可遗传改变，表观遗传变化是动态的、可逆的。有研究表明,急性髓系白血病(AML)发病与表观遗传学的调控密切相关，其主要通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控影响AML的发生、发展[1]。而DNA甲基化、组蛋白修饰又通过多种表观遗传调节酶作用于AML，如DNA甲基转移酶(DNMT)、组蛋白甲基转移酶、组蛋白去甲基化酶、组蛋白乙酰转移酶、组蛋白去乙酰化酶(HDAC)等，这些酶在代谢中出现的差错使白血病的表观遗传模式紊乱，而目前研究的表观遗传靶向药物的目标就是让白血病细胞的表观遗传模式恢复正常。去甲基化药物、HDAC抑制剂等表观遗传修饰药物在延长患者生存、提高治疗反应、改善生活质量等诸多方面显示了明显优势，现将DNA甲基化、组蛋白修饰对AML的作用机制及相应的靶向药物的应用综述如下。

1 DNA甲基化修饰

异常的DNA甲基化和DNA羟甲基化是抑制基因表达的关键表观遗传途径，AML细胞的异常甲基化可沉默参与分化、DNA修复和凋亡的基因[2]，在AML的发生、发展中发挥重要作用。DNA甲基化是指在CpG二核苷酸中DNMT催化胞嘧啶形成5-甲基胞嘧啶，AML患者常伴DNMT家族中的DNMT3A突变。DNA羟甲基化作为DNA甲基化的中间过程可在组蛋白H3赖氨酸27甲基转移酶(EZH2)蛋白酶的催化下将5-甲基胞嘧啶氧化为5-羟甲基胞嘧啶。异柠檬酸脱氢酶(IDH1/2)突变可产生2-羟基戊二酸竞争抑制DNA羟甲基化所依赖的α-酮戊二酸。针对DNA甲基化过程，近年来研发了相关的靶向药物，如DNMT抑制剂、IDH1/2抑制剂、EZH2抑制剂、组蛋白H3赖氨酸79甲基转移酶(DOTlL)抑制剂等逐渐用于临床。

2 组蛋白修饰

目前，对组蛋白修饰研究较多的主要为甲基化和乙酰化，此外还包括磷酸化、泛素化等过程。参与组蛋白甲基化过程的酶包括组蛋白H3赖氨酸4甲基转移酶(MLL)、组蛋白H3赖氨酸36甲基转移酶(SETD2),EZH2、DOTlL、组蛋白去甲基化酶[如赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1(LSD1)]等。组蛋白甲基化可正向调节或负向调节基因的表达过程，如组蛋白3赖氨酸4(H3K4)、H3K36、H3K79、H4R3的甲基化通常与转录激活有关，而H3K9、H3K27、H4K20的甲基化则诱导转录抑制[3]。组蛋白乙酰化修饰的酶主要有HDAC和组蛋白乙酰转移酶，二者作用相反，主要是对组蛋白尾部赖氨酸残基进行乙酰化和去乙酰化后改变染色质结构从而调控基因的表达水平，翻译后组蛋白尾部修饰在白血病发生中起作用，成为AML治疗的重要靶点之一，因此，开发了相应的靶向药物，如HDAC抑制剂。

3 靶向药物的应用

3.1DNMT抑制剂 DNMT抑制剂也称为去甲基化药物，主要包括地西他滨和阿扎胞苷，用于治疗不适合强化化疗的AML和骨髓增生异常综合征患者。去甲基化药物主要通过改变DNA甲基化模式，诱导沉默的基因重新表达，使肿瘤细胞恢复正常分化或凋亡。地西他滨比阿扎胞苷具有更强的抑制甲基化水平的功能，原因可能是阿扎胞苷更多地结合到RNA结构中而不是DNA中[4]。去甲基化药物可作为化学增敏剂，恢复肿瘤抑制基因的表达水平，最终提高化疗敏感性，故常与其他化疗药物联合用于白血病的治疗。有研究表明，用阿扎胞苷与吉妥珠单抗联合治疗50例复发性AML患者，可有24.0%获得完全缓解(CR)和CR伴不完全血细胞计数恢复(CRi)[5]。地西他滨或阿扎胞苷与BCL-2抑制剂——venetoclax 联合治疗对不适合强化化疗的老年AML患者有效，且不良反应更少，CR和CRi率为73.0%，中位生存期(OS)为17.5个月[6]，还可与FLT3 抑制剂、IDH1/2抑制剂、组蛋白去乙酰酶抑制剂，甚至免疫调节剂等联合应用，均可取得不错的疗效。此外，新发现的第2代 DNMT抑制剂--胍地西他滨在治疗AML的临床疗效和第1代DNMT抑制剂相似，且更安全，稳定性更好，给药更方便，未来胍地西他滨在联合治疗方案中或许会具有更多的治疗潜力[7]。

3.2IDH1/2抑制剂 成人AML患者中IDH1基因突变发生率为7.0%～14.0%，IDH2为8.0%～19.0%。IDH突变后可产生2-羟基戊二酸促进白血病的发生，IDH1/2抑制剂通过抑制2-羟基戊二酸的产生让α-酮戊二酸在DNA甲基化过程中正常代谢，从而恢复正常DNA甲基化模式[8]。IDH1/2抑制剂研究相对较成熟的主要为ivosidenib和enasidenib。ivosidenib(AG-120)是一种口服、靶向的IDH1突变体抑制剂，于2018年7月被美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于治疗成年IDH1突变的复发/难治性AML患者，有研究分析了ivosidenib治疗IDH1突变的179例复发/难治性AML患者的疗效，结果显示，CR率为21.6%，整体反应率(ORR)为41.6%[9]。另一项研究用ivosidenib治疗34例新诊断AML患者，CR率为30.3%，中位OS为12.6个月，常见的不良反应主要是腹泻、疲劳、恶心和食欲下降，再次证明ivosidenib治疗AML有效且耐受性良好[10]。enasidenib(AG-221)是选择性IDH2突变抑制剂，2017年即被FDA批准可用于IDH2突变的复发/难治性AML成年患者。STEIN等[11]分析了214例复发/难治性AML患者接受enasidenib治疗的临床疗效和药物安全性，结果显示，ORR为38.8%，CR率为19.6%，中位OS为8.8个月。上述2种药物治疗AML均取得了不错的疗效，但其严重不良反应，如IDH分化综合征限制了其临床应用，目前IDH1/2抑制剂联合其他化疗药物的临床试验已在进行中，相信能取得令人满意的结果。此外，双加氧酶(TET2)蛋白可催化DNA羟甲基化过程，AML患者中TET2突变者占8.0%～10.0%，突变可导致甲基-CpG位点的羟基化降低从而使CpG异常高甲基化，也可影响免疫细胞激活和白血病细胞分化[12]。TET2的修饰有助于改善免疫治疗，如作用于TET2功能的药物——维生素C既可阻止白血病进展，又可诱导抗肿瘤免疫细胞介导反应[13]。

3.3EZH2抑制剂 EZH2是多梳基因家族中的重要一员，多梳基因家族主要又由多梳抑制复合物1(PRC1)和PRC2组成，EZH2为PRC2复合物的催化亚基，可通过调控H3K27三甲基化从而对靶基因进行转录抑制。BASHEER等[14]用EZH2抑制剂GSK343研究了其在AML中的作用机制，结果显示，EZH2既是癌基因又是抑癌基因，在AML发生过程中既有肿瘤抑制功能,又有致癌功能。目前研发的EZH2抑制剂较多，如GSK-146、EPZ-6438、CPI-169、EI1等，但其主要用于淋巴瘤方面的研究，而在AML应用中相对较少，现有研究表明，epz011989具有抗白血病活性，但其作用机制暂不清楚，可进一步行临床试验证明[15]。另一种EZH2、EZH1的抑制剂——UNC1999可抑制H3K27三甲基化/二甲基化并抑制MLL重排白血病细胞的生长，可能成为一种治疗MLL重排白血病的新策略[16]。

3.4DOT1L抑制剂 DOTlL可通过抑制H3K79甲基化诱导MLL重排白血病细胞的分化和凋亡从而促使 MLL重排白血病的发生。目前，研究较多的DOT1L抑制剂为ez-5676，一项Ⅰ期研究评估了ez-5676对MLL重排晚期急性白血病成人患者的安全性和有效性，结果显示，56例患者中仅2例患者达到CR，但不良反应较少,为MLL重排白血病患者带来了希望[17]。最近还研究出了另一种新型DOT1L抑制剂——Massonianoside B(MA)，可选择性抑制MLL重组白血病细胞的增殖和凋亡，下调MLL融合靶基因HOXA9和MEIS1的表达，但尚需进一步进行临床试验证实[18]。

3.5LSD1抑制剂 LSD1主要通过H3K4上的单甲基和二甲基的去甲基化抑制基因表达。VINYARD等[19]发现，LSD1酶活性不是AML生存所必需的，而LSD1抑制剂的作用是通过阻断LSD1和染色质上的转录因子GFI1B之间的相互作用来实现的。目前，已发现许多LSD1抑制剂，其中TCP(tnylcypromine)、ORY-1001、GSK2879552、IMG-7289等正在进行AML治疗评估[20]。LSD1抑制剂——GSK-LSD1、NCD25、NCD38能诱导骨髓细胞分化，抑制白血病细胞生长[21]。另一项体外实验结果显示，LSD1抑制剂——GSK2879552联合维甲酸也能抑制AML细胞系的细胞生长[22]。且已有临床试验结果显示，TCP(tnylcypromine)与维甲酸联合治疗难治性/复发AML患者ORR可达到20.0%，不良反应较少，证明了LSD1 抑制剂在AML方面的治疗潜力[23]。

3.6MLL和SETD2 MLL通过催化H3K4残基的甲基化过程调控基因转录，MLL在AML中可发生串联重复和染色体易位形成MLL融合蛋白，这些融合蛋白促进了白血病的发展，MLL重排白血病通常预后不良。MLL1是MLL家族的组蛋白甲基转移酶之一，因与白血病的发生密切相关而被广泛研究。MLL1活性受WD重复域蛋白5(WDR5)的影响，因此，有研究针对WDR5和MLL之间的相互作用研发出一些抑制剂，包括MM-102、MM-401、MM-589等，其通过阻断MLL-WDR5融合基因而导致白血病细胞的增殖停滞和髓样分化[24]。Menin蛋白是由 MEN1基因编码的蛋白，能与MLL的N端域直接相互作用后影响MLL融合蛋白激活靶基因表达过程，最近针对menin-MLL相互作用的特异性抑制剂——MI-3与HDAC抑制剂——西达本胺联合治疗被发现具有协同作用，能抑制MLL重排AML细胞的生长，这在未来或许能为诱导治疗失败或疾病复发的MLL重排AML患者带来希望[25]。SETD2 通过调控H3K36的三甲基化影响基因表达水平,MLL重排白血病患者中有22.0%的患者发现了SETD2功能缺失突变，这种突变可促进白血病的发生和发展，证明了SETD2有肿瘤抑制作用[26]。但也有研究表明，SETD2对白血病细胞的增殖至关重要，是一种致癌基因，SETD2在癌症中的作用尚还存在争议，其在白血病中具体的作用机制仍在探索中[27]。

3.7HDAC抑制剂 HDAC抑制剂能增加组蛋白乙酰化水平，进而促进沉默基因在细胞中的再表达，还可通过抑制癌细胞周期或促进癌细胞凋亡影响AML的发展。目前，HDAC抑制剂仍处于开发阶段，一些HDAC抑制剂，如帕比司他、伏立诺他、贝利司他、西达本胺、丙戊酸等表现出了适度的抗白血病作用[28]。帕比司他已被FDA批准用于多发性骨髓瘤的治疗，也有研究用其治疗37例异基因造血干细胞移植术后AML患者，但临床效果并不明显，且不良反应较大[29]。伏立诺他在2006年被FDA批准用于皮肤T细胞淋巴瘤的治疗，但治疗AML效果甚微，一项Ⅱ期试验将伏立诺他用于治疗37例AML患者，结果显示，仅有1例患者出现血液改善[30]。贝利司他治疗AML患者的临床研究同样被发现效果微乎其微[31]。HDAC抑制剂单一药物效果欠佳，但与其他药物联合应用时可让患者反应率得到改善。有研究分析了帕比司他与柔红霉素、阿糖胞苷联合治疗高危AML患者的安全性及有效性，结果显示，46例患者ORR为60.9%，43.5%达CR，不良反应较少[32]。另有临床试验结果显示，伏立诺他、地西他滨和阿糖胞苷联合治疗复发/难治性AML患者总体耐受性良好，ORR为35.0%[33]。西达本胺是我国首个自主研发的HDAC抑制剂，主要被批准用于外周T细胞淋巴瘤及皮肤T细胞淋巴瘤，也可与其他化疗药物联合用于治疗白血病，如有研究将西达本胺联合地西他滨、阿糖胞苷、阿克拉霉素和粒细胞集落刺激因子治疗复发/难治性白血病，结果显示，93例患者中46.0%达到ORR,其中4例患者达到CR,19例患者达到CRi[34]。其联合应用的作用机制可能为西达本胺通过调节HDAC3-AKT-P21-CDK2信号通路增加难治性或复发性AML细胞对化疗药物的敏感性[35]。

4 小 结

目前，AML患者生存率已有了很大的改善，但部分患者特别是老年人复发或难治率仍高，AML的治疗似乎达到了瓶颈，而表观遗传方面的药物看到了AML未来精准治疗的希望，有望成为AML治疗的新模式。目前，DNMT抑制剂在临床应用中已相对成熟，而其他靶向表观遗传药物还在初步探索和临床试验中，且大多数单独应用时效果欠佳，但将表观遗传药物联合传统化疗药物治疗AML时常能得到意外的惊喜，未来需要更多前瞻性和多中心临床试验在联合用药方面多加探索，相信能为AML患者特别是复发难治性AML患者带来福音。