DNA甲基化靶向藥物在急性髓系白血病中的應用*

常乃柏

·專家論壇·

DNA甲基化靶向藥物在急性髓系白血病中的應用*

常乃柏

常乃柏教授，主任醫師，碩士研究生導師。現任中國藥理學會化療藥理專業委員會委員，北京臨床藥理學會抗感染專業委員會委員。兼任《白血病·淋巴瘤》編委，《PLoS ONE》、《中國醫學科學院學報》、《中華臨床醫師雜志》等期刊審稿人。研究方向主要為老年血液腫瘤的治療以及髓系腫瘤相關基因表達和DNA甲基化研究。先后承擔國家及省部級課題8項、局級課題2項，參編專著3部、研究生教材2部，在國內外期刊發表論文70余篇。

DNA甲基化和組蛋白甲基化是急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）表觀遺傳學調控的常見模式，針對甲基化過程的靶向治療包括DNA甲基轉移酶抑制劑、甲基化調節蛋白抑制劑及組蛋白甲基化調控蛋白抑制劑，其中DNA甲基轉移酶（DNA methyltransferase，DNMT）抑制劑阿扎胞苷、地西他濱已上市進入臨床，針對甲基化調節蛋白IDH1/2抑制劑也已進入Ⅱ期臨床研究。此外，針對組蛋白甲基化調控蛋白EZH2、LSD1抑制劑也顯示出良好體外抗白血病活性，部分已進入Ⅰ期臨床研究，為AML的治療提供新的選擇。

急性髓系白血病 DNA甲基化 組蛋白甲基化 治療

急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）好發于老年人，中位發病年齡為67歲，是成年人最常見白血病類型。盡管采用高強度化療及造血干細胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT），在60歲以下人群僅約50%長期生存；而在老年人群超過80%患者由于復發耐藥或治療相關死亡而治療失敗。臨床上迫切需要高效低毒、特異性針對白血病細胞的治療藥物。

白血病的發生、發展及預后與白血病的生物學特性相關。DNA甲基化是AML最常見的分子學改變，臨床研究發現無論是否有異常基因表達均存在異常DNA甲基化，且這種異常甲基化類型與預后相關［1］。DNA甲基化在造血干祖細胞分化過程中具有重要作用，通過基因啟動區CpG島甲基化和組蛋白甲基化來調控基因表達，發揮控制基因“開”和“關”的作用，低甲基化可導致染色體不穩定，使基因異常活化，高甲基化則導致基因靜默［2-3］。而這一過程通常是可逆的，這也為AML的治療提供新的治療靶點。

近年來，AML的DNA甲基化研究促進針對DNA甲基化的治療藥物的發展，給AML的治療以更多的選擇，目前已進入或即將進入到臨床抗甲基化藥物主要針對下述幾個環節。

1 DNA甲基轉移酶抑制劑

CpG島胞嘧啶甲基化是通過DNA甲基轉移酶（DNA methyltransferase，DNMT）（DNMT3A、DNMT3B）加入CH3甲基基團，而DNMT1對維持甲基化起到重要作用。阿扎胞苷和地西他濱通過抑制DNMT1使DNA去甲基化。阿扎胞苷和地西他濱為嘧啶類似物，阿扎胞苷主要摻入RNA，而地西他濱則摻入DNA，其中阿扎胞苷可以轉化為地西他濱抑制DNA合成，臨床上主要用于原始細胞20%～30%的AML或原始細胞＞30%但無法耐受常規化療的老年患者。Ⅱ期研究顯示地西他濱單藥20 mg/m2·d連續5 d，25%患者達到完全緩解（complete response，CR），中位生存期為7.7個月［4］。M.D.安德森腫瘤中心開展的一項Ⅲ期臨床對照研究顯示地西他濱臨床CR率優于常規支持治療和小劑量阿糖胞苷（CR+CRp分別為17.8%、3.6%、8.4%，P=0.001），中位生存期未獲顯著延長，分別為7.7個月和5個月，P=0.108［5］。為增加療效，Blum等［6］將地西他濱劑量加至20 mg/m2·d，連續10 d，在接受中位3個療程治療后，總有效率為64%，其中47%患者達到CR，總生存期（overal survival，OS）和無進展生存期（progression free survival，PFS）分別為55、46周。

阿扎胞苷75 mg/m2·d，連用7 d治療骨髓原始細胞低（20%～30%）AML的患者，顯示CR較常規支持治療組未明顯增加（分別為18%和16%，P=0.80），但中位生存期明顯延長（分別為24.5個月和16個月，P＜0.000 1）［7］。而在一項Ⅲ期研究骨髓原始細胞＞30%的老年AML患者中，阿扎胞苷與接受常規治療者相比CR相當但生存期略有延長，尤其是伴有不良染色體核型（6.4個月和3.2個月，P=0.018 5）和伴骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndrome，MDS）相關改變AML（12.7個月和6.3個月，P=0.035 7）［8］。去甲基化藥物改善高危AML生存期可能與改變不良基因表達有關。體外研究顯示去甲基化藥物可以使耐藥基因MDR1阻抑蛋白結合位點去甲基化，下調P-gp表達［9］。7q-常伴有FZD9甲基化且與預后不良有關［10-11］，去甲基化藥物可以改善此類患者預后，Blum等［6］治療11例伴-7/7q-白血病患者，10例獲得緩解，其中9例為CR。

目前，臨床上去甲基化藥物治療AML療效不理想，主要和不規范過度使用有關。首先，DNA甲基化過程是可逆的，去甲基化藥物不能去除白血病干細胞，當獲得療效后應持續應用，停止使用疾病就會復發。在M.D.安德森腫瘤中心去甲基化藥物聯合丙戊酸的臨床試驗中，方案規定總療程數12～24個周期，其中16例CR患者停藥后未再接受任何其他治療，均在短期內復發。停藥后中位無病生存期（median disease-free survival，mDFS）僅4個月，OS為15個月［12］；其次，去甲基化藥物缺乏基因特異性，任何基因甲基化都可能受到影響，治療過程中可能造成某些癌基因或抑癌基因異常活化或靜默，導致難治耐藥白血病發生。有研究發現T細胞PD-1表達受DNA甲基化調控，MDS/AML患者接受阿扎胞苷治療后，PD-1啟動區去甲基化導致PD-1表達增加，緩解率明顯降低（8%vs.60%，P=0.014），生存期也有縮短趨勢（216 d vs.334 d）［13］。因此，去甲基化藥物治療前明確患者的甲基化狀態顯得尤為重要。對于去甲基化藥物治療AML/MDS薈萃研究顯示，與常規治療方案相比，去甲基化藥物可以增加OS（33.3%vs.21.4%）和總有效率（23.7%vs.13.4%），但進一步亞組分析顯示僅阿扎胞苷改善OS，而地西他濱無改善OS的作用。因此，阿扎胞苷是目前唯一臨床證實改善AML/MDS患者OS的去甲基化藥物［14］。

鑒于去甲基化藥物改善高危AML的生存，但去甲基化藥物不能清除白血病干細胞，停藥即復發，有研究探討去甲基化藥物“預激”聯合常規化療治療AML，在這項Ⅰ期研究中，常規DA（3+7）方案開始前給與地西他濱3～7 d，30例患者中有13例復雜核型、11q23或7號染色體異常，第1個療程有27例（90%）患者緩解，其中17例CR，10例部分緩解（partial response，PR）；經第2個療程治療10例PR患者，有8例CR，兩個療程的CR為83%。中位隨訪32個月，其中53%患者仍療效評價為CR［15］。

2 甲基化調節蛋白靶向藥物

甲基化調節蛋白包括DNMT3A、TET2、IDH1/2。DNMT3A催化CpG核苷酸殘端胞嘧啶甲基化，TET2則催化甲基化的胞嘧啶5-mc羥基化形成5-hmc達到去甲基化。IDH1/2催化異檸檬酸鹽氧化脫羧作用產生α-酮戊二酸，而α-酮戊二酸是TET2羥化反應必需的底物。一旦這些調節蛋白基因突變，就會造成DNA異常甲基化，在AML中上述基因突變較為常見。DNMT3A突變的去甲基化藥物治療研究尚少，Blum等［6］研究發現去甲基化藥物治療前miR-29b水平與臨床療效相關，miR-29b是靶向DNA甲基化轉移酶的microRNA，去甲基化藥物治療有效患者治療前DNMT3A mRNA水平低于治療無效的患者。Dinardo等［16］研究發現接受去甲基化藥物治療患者中，DNMT3A突變患者CR高于野生型患者（CR率分別為40%和22%），Metzeler等［17］研究發現去甲基化藥物治療老年AML研究中，DNMT3A突變患者CR為75%，而野生型患者CR僅為34%。在上述研究中未觀察到去甲基化藥物對TET2、IDH1/2突變AML緩解率有任何影響。

針對IDH1/2突變的抑制藥物剛剛進入臨床研究，AG-221是針對IDH2突變的口服抑制劑，Ⅰ期研究顯示32例可評價患者中，獲得CR為8例，CRi為3例，PR為8例，藥物耐受性良好［18］；在隨后Ⅱ期臨床試驗中，41%（74/181）獲得緩解（CR/CRi為28%），其中難治復發AML為41%（52/128）獲得緩解（CR/CRi為26%）［19］。AG-120是口服的IDH1抑制劑，在Ⅰ期研究中，61例患者有22例（36%）獲得緩解，其中CR為11例，CRi為1例，PR為4例，骨髓CR為6例［20］。IDH1/2抑制劑有望成為新的治療選擇，進一步的臨床研究尚在進行中。

3 組蛋白甲基化

組蛋白甲基化是一個可逆過程，組蛋白甲基化位點發生在組蛋白賴氨酸殘端，甲基化由組蛋白賴氨酸甲基轉移酶提供甲基，去除甲基則由組蛋白去甲基化酶完成。涉及基因轉錄活化有3個位點：H3K4、H3K36和H3K79，而涉及基因靜默的3個位點包括H3K9、H3K27和H4K20。在AML常見的涉及賴氨酸甲基轉移酶的重組或突變包括EZH2、MLL、多梳阻抑蛋白復合物，組蛋白去甲基化酶主要涉及LSD1［21］。

EZH2抑制劑（DZNep）在體外和動物實驗中顯示對EZH2突變白血病有良好活性，目前尚未進入臨床［22］。

DOT1L是靶向H3K79的賴氨酸甲基化轉移酶，MLL移位形成的融合蛋白缺少野生型SET結構域，必需DOT1L的協助［23］。EPZ-5676是DOT1L的小分子抑制物，Ⅰ期研究在28例可評價患者中有1例形態學CR、1例細胞遺傳學CR［24］，進一步臨床研究在進行中。

GSK2879552是口服的賴氨酸特異性組蛋白去甲基化酶1（lysine specific histone de methylation enzyme 1，LSD1）抑制劑，體外研究顯示可抑制人類白血病細胞增殖、誘導分化［25］，單藥治療復發難治AML的Ⅰ期臨床研究目前正在進行中。

4 結語

甲基化是AML常見的表觀遺傳學調控方式，針對甲基化過程的靶向藥物為AML提供新的治療選擇。去甲基化藥物目前已廣泛應用于臨床，但在合理用藥上仍然存在較多誤區，除了選擇合適的劑量和療程外，治療前明確甲基化的基因位點非常重要。阿扎胞苷是唯一經臨床研究證實能夠改善OS的去甲基化藥物。針對甲基化調節蛋白和組蛋白甲基化的靶向治療藥物顯示出良好的療效，聯合不同靶點的藥物有望改善AML預后，有待于進一步研究探索。

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（2016-11-03收稿）

（2016-12-14修回）

（編輯：孫喜佳 校對：周曉穎）

Targeting DNA methylation in the treatment of acute myeloid leukemia

Naibai CHANG

Department of Hematology,Beijing Hospital,The National Center of Gerontology,Beijing 100730,China

This work was supported by the Project for the Advances of the Capital Medical Science(No.2016-1-4052)

Naibai CHANG;E-mail:changnaibai@sohu.com

DNA and histone lysine methylations are the main epigenetic modulatory elements in the development and progression of acute myeloid leukemia.Methylation-targeted therapy includes DNA methyltransferase,methylation modulatory protein,and histonelysine methylation inhibitors.Approved DNA methyltransferase inhibitor(demethylating agent)includes azacytidine and dicitabine, which have been used as antileukemic drug clinically.IDH1/2 inhibitor also showed effective and well tolerated in leukemic patients in phaseⅡclinical study.EZH2 inhibitor and LSD1 inhibitor have completed in vitro study and entered clinical trial.Targeting DNA and histone lysine methylations is an alternative approach for leukemia treatment.

acute myeloid leukemia,DNA methylation,histone lysine methylation,therapy

10.3969/j.issn.1000-8179.2017.02.268

北京醫院血液科，國家老年醫學研究中心（北京市100730）

*本文課題受首都醫學發展科研專項（編號：2016-1-4052）資助

常乃柏changnaibai@sohu.com