組蛋白去乙酰化酶抑制劑在多發性骨髓瘤治療中的研究進展

蔡 博 綜述 柳柏林，高春記 審校

1解放軍總醫院 血液科，北京 100853；2美國科羅拉多大學醫學院 病理學系，科羅拉多州 80045

表觀遺傳學調控是在不改變DNA核酸序列的情況下調節基因表達的方式。在腫瘤的發生和發展中存在異常的表觀遺傳學修飾，應用藥物調節異常的表觀遺傳學改變已經成為腫瘤治療的重要手段。與腫瘤相關的表觀遺傳學修飾主要有以下兩種：由組蛋白乙酰基轉移酶(histone acetyltransferase，HAT)和組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)催化的組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組CpG島甲基化。在血液腫瘤尤其是淋巴組織起源腫瘤的臨床治療中，已經開始通過應用組蛋白去乙酰化酶抑制劑(HDAC inhibitors，HDACi)調節組蛋白乙酰化和去乙酰化的平衡來控制腫瘤生長，取得了較為滿意的療效。以下重點探討近年來HDACi在多發性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)治療中的分子生物學機制及臨床應用研究進展。

1 HDACi的分類和生物學功能

HDACi根據結構的不同可以分為四類，具有抑制不同種類HDAC活性的功能。除了通過阻斷HDAC活性來調節組蛋白乙酰化狀態之外，HDACi還可以影響其他細胞蛋白，進而導致下游生物學功能的變化。HDACi參與調節的重要生物學功能有： 1)通過外在或內在的凋亡通路機制誘導細胞凋亡； 2)細胞周期阻滯； 3)抑制血管的生成； 4)增加活性氧產生及其誘導凋亡作用； 5)微管蛋白乙酰化和破壞聚集體形成； 6)改變微管蛋白α從而影響細胞運動和分化； 7)通過影響T細胞受體功能、免疫效應細胞的細胞因子環境和直接上調促進抗原提呈細胞及其他免疫效應因子識別腫瘤細胞的蛋白等方式調節腫瘤免疫[1]。綜上所述，HDACi通過直接或間接調節組蛋白及其他蛋白，從而引起與腫瘤生長繁殖、血管生成、分化和生存密切相關的信號通路改變，最終誘導腫瘤細胞死亡。

2 HDACi治療MM的可能機制

盡管還沒有足夠的證據表明MM存在HDAC異常表達，但是多種HDACi都有抗骨髓瘤細胞生長的作用，這表明HDACi可能主要通過影響細胞周期和促進凋亡等生物學功能抑制細胞生長和加速細胞死亡。一些體外實驗已經證明HDACi能通過調節細胞周期、凋亡和生長繁殖的信號通路中重要基因表達水平影響骨髓瘤細胞生存。HDACi能夠通過促進p21、p53表達以及Rb脫磷酸來誘導細胞周期G1期阻滯[2]。HDACi還能通過激活外在和內在凋亡通路誘導骨髓瘤細胞凋亡。丙戊酸是一種HDACi，能使死亡受體DR4在脂質層重分布，從而增強DR4相關信號，使U266骨髓瘤細胞對APO21/TRAIL誘導的凋亡更加敏感[3]。屬于HDACi的panobinostat和SAHA都能通過caspase 3和calpain誘導PARP信號途徑相關凋亡。HDACi處理U266細胞及原代骨髓瘤細胞還能導致抗凋亡蛋白Mcl-1、Bcl2和Bcl-xL減少以及Bax蛋白增加[4]。一些HDACi還能通過誘導DNA雙鏈破壞和抗血管生成作用抑制骨髓瘤細胞生長[5-6]。總之，參與HDACi殺傷骨髓瘤細胞的機制多種多樣，但還有待系統闡明。

3 HDACi單藥治療MM的臨床探索

目前已經有多種HDACi開始用于MM治療的臨床試驗研究，如vorinostat (SAHA)，panobinostat等[7-8]。但是HDACi單藥治療MM的臨床試驗結果令人失望。Richardson等開展的一期臨床試驗對13例MM患者使用了不同劑量和方案的SAHA，在10例可評價患者中，只有1例對SAHA治療有輕微反應，其余9例疾病穩定，表明SAHA單藥對復發/難治性MM療效一般[9]。一項二期臨床試驗對19例進展期MM患者應用了另一種HDACi ITF2357。隨訪截止時19例患者中有5例保持疾病穩定，5例出現疾病進展，9例死于疾病進展[10]。另一項二期臨床試驗對13例難治性MM患者應用另一種HDACi romidepsin，結果雖然觀察到了M蛋白的穩定表達和患者骨痛和高鈣血癥的緩解，藥物總體反應性卻低于30%[11]。一系列不盡滿意的單藥臨床試驗結果使研究熱點轉移到了對HDACi聯合其他藥物的探索上來。

4 包含HDACi的MM聯合用藥方案

很多體外實驗和臨床試驗均證實了HDACi聯合其他藥物治療MM的滿意療效，其中最引人注目的是包含HDACi和蛋白酶體抑制劑的方案。作為第一代蛋白酶體抑制劑，硼替佐米(萬珂)明顯改善了骨髓瘤的療效，已經成為骨髓瘤一線治療用藥。來自MD Anderson腫瘤中心的一期臨床試驗對34例復發/難治MM患者應用SAHA和萬珂聯合治療，9例患者對治療出現部分緩解(PR)，2例為輕微反應(MR)，20例患者疾病穩定，患者對治療的總體耐受性良好[12]。一項全球多中心協作開展的三期臨床試驗正在進行，以進一步評價SAHA聯合萬珂的療效。Harrison等探索HDACi romidepsin聯合萬珂和地塞米松方案治療復發/難治骨髓瘤。藥物總體反應率達到72%，25例患者中有2例(8%)達到完全緩解(CR)，13例(52%)達到PR，其中包括7例達到非常好的部分緩解(VGPR)，疾病進展中位時間7.2個月，中位總體生存期36個月[13]。一項正在進行中的二期臨床試驗評價了另一種HDACi panobinostat聯合萬珂和地塞米松的療效。44例可評價的患者中有2例接近完全緩解(CR)，7例達到PR，另外有7例達到MR，患者總體耐受性好[14]。本項目的三期臨床試驗將進一步驗證此方案對骨髓瘤的療效。

除了包含萬珂的聯合用藥方案，一些研究機構還進行了HDACi聯合雷那度胺、馬法蘭等骨髓瘤常規化療藥物的臨床試驗，均取得了不同程度的治療反應。我們進行的體外實驗也證實HDACi entinostat與馬法蘭[15]或苯達莫司汀(數據待發表)協同作用能通過多種途徑有效殺傷骨髓瘤細胞。另外，腫瘤細胞中經常出現抑癌基因高甲基化導致表達降低，DNA去甲基化藥物地西他濱能使抑癌基因再表達，從而抑制腫瘤細胞生長。由于DNA甲基化和組蛋白乙酰化互相影響，共同調控基因表達，DNA去甲基化藥物與HDACi的聯合應用有希望進一步增強抗腫瘤作用。

5 結語

組蛋白乙酰化作為一種重要的表觀遺傳學修飾，通過調控基因表達影響許多細胞生物學功能。組蛋白乙酰化/去乙酰化通過調節染色質結構重塑和DNA核小體組裝來控制基因轉錄和腫瘤形成。盡管目前沒有足夠的證據表明HDAC表達會直接引發腫瘤，一些研究發現腫瘤細胞出現HDAC異常表達，從而導致組蛋白低乙酰化。因此，抑制HDAC表達是合理的腫瘤治療靶點。一系列臨床試驗表明，HDACi聯合一線化療藥物能有效治療復發/難治性MM。對HDACi作用的分子機制的深入了解以及大規模臨床試驗的開展將進一步優化包含HDACi的聯合用藥方案，達到克服耐藥、延長生存期和提高生存質量的目標。

1 Zain J. Role of histone deacetylase inhibitors in the treatment of lymphomas and multiple myeloma［J］. Hematol Oncol Clin North Am， 2012， 26（3）：671-704.

2 Neri P， Tagliaferri P， Di Martino MT， et al. In vivo anti-myeloma activity and modulation of gene expression profile induced by valproic acid， a histone deacetylase inhibitor［J］. Br J Haematol， 2008，143（4）： 520-531.

3 Gómez-Benito M， Martinez-Lorenzo MJ， Anel A， et al. Membrane expression of DR4， DR5 and caspase-8 levels， but not Mcl-1，determine sensitivity of human myeloma cells to Apo2L/TRAIL［J］.Exp Cell Res， 2007， 313（11）：2378-2388.

4 Khan SB， Maududi T， Barton K， et al. Analysis of histone deacetylase inhibitor， depsipeptide （FR901228）， effect on multiple myeloma［J］. Br J Haematol， 2004， 125（2）： 156-161.

5 Feng R， Ma H， Hassig CA， et al. KD5170， a novel mercaptoketonebased histone deacetylase inhibitor， exerts antimyeloma effects by DNA damage and mitochondrial signaling［J］. Mol Cancer Ther，2008， 7（6）： 1494-1505.

6 Kitazoe K， Abe M， Hiasa M， et al. Valproic acid exerts anti-tumor as well as anti-angiogenic effects on myeloma［J］. Int J Hematol，2009， 89（1）： 45-57.

7 Badros A， Burger AM， Philip S， et al. Phase I study of vorinostat in combination with bortezomib for relapsed and refractory multiple myeloma［J］. Clin Cancer Res， 2009， 15（16）： 5250-5257.

8 Neri P， Bahlis NJ， Lonial S. Panobinostat for the treatment of multiple myeloma［J］. Expert Opin Investig Drugs， 2012， 21（5）： 733-747.

9 Richardson P， Mitsiades C， Colson K， et al. Phase I trial of oral vorinostat （suberoylanilide hydroxamic acid， SAHA） in patients with advanced multiple myeloma［J］. Leuk Lymphoma， 2008， 49（3）：502-507.

10 Galli M， Salmoiraghi S， Golay J， et al. A phase II multiple dose clinical trial of histone deacetylase inhibitor ITF2357 in patients with relapsed or progressive multiple myeloma［J］. Ann Hematol， 2010，89（2）：185-190.

11 Niesvizky R， Ely S， Mark T， et al. Phase 2 trial of the histone deacetylase inhibitor romidepsin for the treatment of refractory multiple myeloma［J］. Cancer， 2011， 117（2）： 336-342.

12 Donna MW， Graef T， Hussein M， et al. Phase I trial of vorinostat combined with bortezomib for the treatment of relapsing and/or refractory multiple myeloma［J］. Clin Lymphoma Myeloma Leuk，2012， 12（5）： 319-324.

13 Harrison SJ， Quach H， Link E， et al. A high rate of durable responses with romidepsin， bortezomib， and dexamethasone in relapsed or refractory multiple myeloma［J］. Blood， 2011， 118（24）：6274-6283.

14 Richardson PG， Alsina M， Weber DM， et al. Phase II study of the Pan-Deacetylase inhibitor panobinostat in combination with bortezomib and dexamethasone in relapsed and Bortezomib-Refractory multiple myeloma（PANORAMA 2）［J］. Blood， 2011， 118（21）：370-371.

15 Lee CK， Wang S， Huang X， et al. HDAC inhibition synergistically enhances alkylator-induced DNA damage responses and apoptosis in multiple myeloma cells［J］. Cancer Lett， 2010， 296（2）： 233-240.