急性髓細(xì)胞白血病表觀遺傳學(xué)的靶向性和個(gè)體化治療策略

龐家秉

【摘要】 在急性髓細(xì)胞白血?。ˋML）的發(fā)生和轉(zhuǎn)化中，表觀遺傳學(xué)異常發(fā)揮著舉足輕重的作用。靶向治療策略已經(jīng)改變了臨床應(yīng)用，急性髓細(xì)胞白血病患者的個(gè)體化靶向治療將成為現(xiàn)實(shí)。

【關(guān)鍵詞】 急性髓細(xì)胞白血?。?表觀遺傳學(xué)； 靶向治療

急性髓細(xì)胞白血病（acute myeloid leukemia，AML）是一組異質(zhì)性疾病，以造血干細(xì)胞克隆紊亂為特征，是成年人急性白血病中最常見(jiàn)的類(lèi)型。近20年來(lái)，人們對(duì)AML的發(fā)病機(jī)制和預(yù)后的研究有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，患者的完全緩解率也有了明顯的提高，但仍有2/3成年AML患者未能達(dá)到治愈，復(fù)發(fā)、難治及老年AML仍是目前臨床治療的難題。為此，臨床工作者和科研人員不斷探索新途徑，積極尋求AML治療新方法。

近年來(lái)，表觀遺傳學(xué)的研究逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著研究的深入，人們對(duì)AML的發(fā)病機(jī)制有了新的認(rèn)識(shí)，隨之而來(lái)的靶向治療也給患者重新帶來(lái)希望。該研究主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼microRNA。研究表明，表觀遺傳學(xué)的調(diào)控機(jī)制參與調(diào)節(jié)許多重要的生理過(guò)程。在血液腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)化中，表觀遺傳學(xué)異常與遺傳學(xué)異常具有同樣重要的作用。表觀遺傳基因的修飾對(duì)于基因的差別表達(dá)有著至關(guān)重要的作用，它決定著細(xì)胞的類(lèi)型及細(xì)胞從良性到惡性的轉(zhuǎn)變。尤為重要的一點(diǎn)，這種修飾是可遺傳的、動(dòng)態(tài)的、可逆的，并且不影響下游的DNA序列。表觀遺傳的修飾基因，如DNMT3A，TET2，IDH1和IDH2，ASXL1和MLL1上的頻發(fā)突變，影響了造血細(xì)胞的自我更新和/或分化能力，促進(jìn)髓系細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)白血病的形成[1]。表觀基因組在AML的發(fā)生中有重要的靶標(biāo)性作用，它具有內(nèi)在可塑性，通過(guò)特異性的酶、轉(zhuǎn)錄因子、與表觀遺傳機(jī)制相關(guān)的其他蛋白重新編碼對(duì)表觀遺傳基因的修飾，為治療提供了新的可能。

本文將描述表觀遺傳基因的失調(diào)是如何在AML中發(fā)揮作用的，同時(shí)強(qiáng)調(diào)目前和未來(lái)的治療手段在發(fā)現(xiàn)新靶標(biāo)上的多種嘗試。此外，還將涉及AML中個(gè)體化的靶向治療，包括術(shù)語(yǔ)的定義，適應(yīng)證的相關(guān)描述以及臨床實(shí)施的具體措施。

1 表觀遺傳學(xué)的針對(duì)性治療

1.1 DNMT3A突變及DNMT抑制劑 DNA甲基化是表觀遺傳調(diào)控的重要組成部分，通常與轉(zhuǎn)錄沉默有關(guān)。在急性白血病中，已被確定多種腫瘤抑制基因的過(guò)甲基化與轉(zhuǎn)錄抑制通過(guò)增殖、分化和生存過(guò)程的失調(diào)導(dǎo)致白血病的發(fā)生[2]。來(lái)自MDS的DNA甲基化譜研究數(shù)據(jù)顯示，抑癌基因的異常甲基化可能是驅(qū)動(dòng)MDS進(jìn)展為AML的主要機(jī)制[3]。胞嘧啶甲基化是指C5位的胞嘧啶殘基被DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMTs）催化，并生成C5甲基胞嘧啶（5-MC）的過(guò)程。基因組DNA甲基化是由DNMT3通過(guò)半甲基化的模板（從頭甲基化）建立的，并由DNMT1全甲基化模式（維持甲基化）予以保持。這些過(guò)程使得不同的可遺傳的DNA甲基化模式可以用來(lái)區(qū)分AML亞型、預(yù)測(cè)預(yù)后，并有潛力作為生物標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)患者對(duì)治療的反應(yīng)[4]。AML要么普遍低甲基化，要么過(guò)甲基化，這提示表觀遺傳途徑的過(guò)度和不足可能對(duì)白血病的發(fā)生都很重要[5]。數(shù)據(jù)表明，在白血病干細(xì)胞中，DNMT1可維持其DNA甲基化模式，并參與其自我更新的過(guò)程[6]。研究表明，DNMT3A在造血干細(xì)胞自我更新和分化過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。重要的是，DNMT3A的功能缺失性突變發(fā)生在30%的細(xì)胞遺傳學(xué)正常的AML中，可能與臨床預(yù)后較差有關(guān)，但AML的這些突變對(duì)于DNA胞嘧啶甲基化和轉(zhuǎn)錄的影響尚不清楚，且DNMT3A的單獨(dú)缺失并不足以導(dǎo)致白血病形成[7]。大多數(shù)的突變涉及882位的精氨酸，在體外導(dǎo)致甲基轉(zhuǎn)移酶活性的降低[8]。到目前為止，尚無(wú)特異性針對(duì)DNMT3A的靶向治療。本節(jié)討論的“表觀遺傳修飾的靶向治療”指的是針對(duì)DNMT抑制劑的去甲基化治療。

美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)的2種DNMT抑制劑為：阿扎胞苷及其脫氧衍生物地西他濱。這兩種藥物均用于MDS的治療，現(xiàn)在依據(jù)一些臨床試驗(yàn)的結(jié)果，也普遍應(yīng)用于AML的治療。

在一項(xiàng)多中心Ⅱ期研究中，有227位初治AML患者接受了地西他濱治療。每個(gè)療程中靜脈滴注地西他濱持續(xù)72 h，用量為135 mg/m2，間隔6周重復(fù)用藥，共4個(gè)療程[9]。該研究表明，總體有效率為26%，中位生存期為5.5個(gè)月，1年存活率為28%。在另一項(xiàng)多中心Ⅱ期臨床試驗(yàn)中，給予55位60歲以上的AML患者靜滴地西他濱治療，每日用量為20 mg/m2，連續(xù)5 d給藥，每4周為一療程。結(jié)果，該試驗(yàn)中AML的完全緩解率為24%，中位生存時(shí)期為7.7個(gè)月。

在一項(xiàng)針對(duì)高危MDS（包括骨髓中原始細(xì)胞比例為20%～30%、根據(jù)WHO標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)列為AML）的臨床試驗(yàn)中，給予患者阿扎胞苷治療：每日用量為75 mg/m2，連續(xù)7 d皮下注射用藥，28 d為一個(gè)療程。與對(duì)照組（接受傳統(tǒng)治療方案）相比，阿扎胞苷組有明顯的生存獲益。而對(duì)于一些次要的評(píng)價(jià)指標(biāo)而言，比如輸血需求、靜脈抗生素的使用和住院天數(shù)等，阿扎胞苷組有明顯優(yōu)勢(shì)。與之類(lèi)似的是，在法國(guó)的一項(xiàng)臨床研究中，149名初治老年AML患者接受了相同劑量和療程的氮雜胞苷治療，總體有效率為33%，完全緩解率為23%，總體生存期為9.4個(gè)月[10]。對(duì)于接受了大劑量誘導(dǎo)化療和異基因造血干細(xì)胞移植的AML患者，使用阿扎胞苷維持治療可能會(huì)減少或延遲白血病的復(fù)發(fā)。

1.2 IDH1/2突變及IDH1/2抑制劑 DNA甲基化與同型二聚體酶IDH1/2催化的檸檬酸代謝有關(guān)，二聚體酶可催化異檸檬酸氧化脫羧成α-酮戊二酸（α-KG）。研究發(fā)現(xiàn)，有10%～30%正常核型的AML患者發(fā)生了IDH1/2功能突變，引起酶功能異常，導(dǎo)致2-羥基戊二酸（2-HG）的產(chǎn)生和積累。由于TET2和包含jumonji-c結(jié)構(gòu)域家族的組蛋白賴氨酸去甲基化酶均依賴于α-KG，當(dāng)機(jī)體發(fā)生IDH1/2突變，并積累2-HG，可導(dǎo)致DNA和組蛋白甲基化的增加[11]。IDH1/2突變對(duì)預(yù)后的影響研究得到了自相矛盾的結(jié)果，可能是因?yàn)橥蛔兾恢玫牟町惡停ɑ颍┌殡S其他基因的突變。例如，一項(xiàng)關(guān)于AML的隨機(jī)臨床試驗(yàn)表明，IDH2的第140位的精氨酸殘基發(fā)生突變與良好的預(yù)后相關(guān)。不但如此，同時(shí)伴有NPM1和IDH1或IDH2突變的細(xì)胞遺傳學(xué)正常的AML患者也有良好的受益，3年總生存率（OS）可高達(dá)89%。然而，IDH1/2和TET2突變是相互排斥的，但具有這兩種不同的突變的AML患者具有相似的甲基化過(guò)程。

目前，一項(xiàng)早期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行，旨在研究IDH1/2抑制劑對(duì)發(fā)生了IDH1/2突變的AML患者的影響。這是一種針對(duì)IDH1/2突變酶的小分子靶向抑制劑，可減少2-HG的生成，誘導(dǎo)H3K9me3的脫甲基作用，并能增強(qiáng)相關(guān)分化基因的表達(dá)[12]。

1.3 MLL基因突變及DOT1L蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑 MLL基因位于染色體11q23，編碼H3K4甲基轉(zhuǎn)移酶（HMT），該酶參與組蛋白的重構(gòu)，影響HOX基因和Wnt信號(hào)通路[13]。有5%～7%的初發(fā)AML病例發(fā)生MLL重排，與不良預(yù)后相關(guān)[14]。MLL區(qū)域是染色體易位和重排的高發(fā)區(qū)，能產(chǎn)生多種融合蛋白，其中一些有致癌性。研究顯示，MLL融合蛋白和DOT1L之間的作用導(dǎo)致了白血病的發(fā)生[15]。

已有研究表明，DOT1L HMT的酶活性誘導(dǎo)了存在MLL基因重排的AML的形成。DOT1L抑制劑可減少H3K79的甲基化和MLL融合基因的表達(dá)。目前，具有高度選擇性的DOT1L抑制劑的研究已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，而選擇性抑制HMT EZH2的強(qiáng)效抑制劑也正在研究中。

1.4 組蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制劑 單獨(dú)使用HDAC抑制劑治療AML，其臨床作用并不令人滿意。因而，能否與DNMT抑制劑聯(lián)合使用增強(qiáng)療效，則備受期待。目前，諸多相關(guān)的臨床試驗(yàn)正在開(kāi)展當(dāng)中，而且對(duì)多種HDAC抑制劑，包括丙戊酸、mocetinostat、帕比司他、伏立諾他等，與阿扎胞苷或地西他濱聯(lián)合使用的療效進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但結(jié)果并不如人意。在一項(xiàng)二期臨床試驗(yàn)中，恩替諾特聯(lián)合阿扎胞苷治療AML并未提高療效[16]。需要注意的是，與早期的體外試驗(yàn)采用序貫用藥不同，此項(xiàng)試驗(yàn)中這兩種藥物是同時(shí)應(yīng)用的。恩替諾特是一種強(qiáng)效的細(xì)胞周期抑制劑，可能會(huì)抑制阿扎胞苷的整合，導(dǎo)致脫甲基作用減弱。

1.5 賴氨酸乙?；种苿?具有布羅莫結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)可識(shí)別組蛋白末端的賴氨酸殘基，這種相互作用可被小分子抑制劑所抑制。當(dāng)前，已開(kāi)始對(duì)數(shù)種BET抑制劑進(jìn)行臨床試驗(yàn)。研究表明，BET抑制劑可抑制白血病干細(xì)胞和祖細(xì)胞增殖，并且可阻斷MLL介導(dǎo)的白血病轉(zhuǎn)化[17]。

1.6 賴氨酸去甲基化酶抑制劑 研究結(jié)果顯示，KDM1A/LSD1在體外可有效抑制AML細(xì)胞系和原代白血病細(xì)胞。在聯(lián)合使用HDAC抑制劑和全反式維甲酸時(shí)，這種抑制作用更顯著。研究表明，MLL白血病受其影響最大，AML的其他亞型和其他髓系腫瘤也對(duì)之敏感[18]。

2 表觀遺傳學(xué)發(fā)展在AML靶向治療方面的挑戰(zhàn)

2.1 靶向治療的治療靶點(diǎn) AML在發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中有一系列的異常表現(xiàn)，就疾病本身而言，有許多方面的異?？梢赃M(jìn)行針對(duì)性的治療，包括表觀遺傳途徑的調(diào)節(jié)、基因突變、細(xì)胞表型、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、白血病干細(xì)胞和骨髓微環(huán)境等。最近有關(guān)AML克隆構(gòu)型的研究表明，AML克隆異質(zhì)性始終伴隨著疾病的進(jìn)展及復(fù)發(fā)[19]。因而，AML的治療靶點(diǎn)是不斷變化著的，在疾病的不同時(shí)期需用不同的藥物進(jìn)行治療。有關(guān)初發(fā)AML克隆構(gòu)型的研究顯示，在基因?qū)用娼缍ǖ陌籽喛寺『桶籽「杉?xì)胞之間具有明顯的功能異質(zhì)性[20]。目前的挑戰(zhàn)是明確和清除所有的克隆，而非以往那樣狹隘地認(rèn)為，靶向治療的關(guān)鍵就是應(yīng)用某種方法，通過(guò)單向靶點(diǎn)來(lái)消除優(yōu)勢(shì)克隆。

2.2 靶向治療的對(duì)象 如何選擇靶向治療的對(duì)象是一個(gè)比較重要的問(wèn)題。根據(jù)不同的分類(lèi)方法，AML患者可劃分為不同的亞群，但這樣的分類(lèi)方法均有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。

AML患者也可以根據(jù)預(yù)后進(jìn)行分類(lèi)。在過(guò)去，對(duì)新藥的早期試驗(yàn)通常在復(fù)發(fā)和難治病例中進(jìn)行，顯而易見(jiàn)，這是一種很令人困惑的試驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｓ捎趶?fù)發(fā)或難治AML病例與初發(fā)病例在生物學(xué)上和臨床上是不同的，因而對(duì)初發(fā)病例作新藥研究十分重要。可以根據(jù)細(xì)胞遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)初診患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并預(yù)先判斷其治療效果的優(yōu)劣。例如，一項(xiàng)研究表明，在不同的甲基化區(qū)域，有高水平甲基化的7個(gè)基因其低表達(dá)具有更好的臨床結(jié)果[21]。目前認(rèn)為，在臨床研究中，靶向治療的對(duì)象應(yīng)該是那些預(yù)后可能不良的初發(fā)AML病例。

2.3 靶向治療的時(shí)機(jī) 臨床上通常將AML治療分為誘導(dǎo)、鞏固和緩解后治療。臨床研究表明，把針對(duì)表觀遺傳學(xué)調(diào)控的靶向藥物與其他藥物聯(lián)合使用，結(jié)果比單一用藥效果更好。因此，已考慮將試驗(yàn)新藥添加到主流的誘導(dǎo)方案當(dāng)中來(lái)。多年來(lái)有關(guān)AML治療的臨床實(shí)踐表明，尚無(wú)哪一種化療方案更優(yōu)于阿糖胞苷聯(lián)合蒽環(huán)類(lèi)藥物的“7+3”經(jīng)典方案的，所以應(yīng)把該方案作為主要的誘導(dǎo)方案，新藥可以添加于此或者作為單藥評(píng)估其療效。這樣，納入臨床試驗(yàn)的初治患者將會(huì)接受其一進(jìn)行治療。

各種證據(jù)表明，誘導(dǎo)后殘留的白血病細(xì)胞與治療前的腫瘤細(xì)胞在生物學(xué)上是有區(qū)別的。因此，臨床上重復(fù)應(yīng)用同一治療方案并不合理。研究表明，表觀遺傳學(xué)靶向治療在AML完全緩解后或移植后，或可控制白血病克隆的演變。目前，多數(shù)靶向治療藥物是非細(xì)胞毒性的，對(duì)低負(fù)荷白血病而言，治療成功的可能性更大。當(dāng)然，還需要更多的AML患者參與到臨床試驗(yàn)中來(lái)，進(jìn)行新型藥物的有效性驗(yàn)證。

2.4 靶向治療的有效性評(píng)價(jià) 表觀遺傳學(xué)靶向治療一般需要長(zhǎng)達(dá)幾周甚至幾月的時(shí)間方顯成效。此外，基于形態(tài)學(xué)和免疫表型的分析方法并不能有效評(píng)價(jià)靶向治療的療效。因而，可以憑借DNA甲基化特征、基因表達(dá)譜、高光譜測(cè)定法以及其他技術(shù)手段來(lái)做生物學(xué)標(biāo)志的鑒定，通過(guò)生物學(xué)標(biāo)志能充分預(yù)測(cè)療效，并提高疾病監(jiān)控能力。然而，在當(dāng)前臨床實(shí)踐中，尚未能常規(guī)使用此類(lèi)表觀遺傳學(xué)的生物學(xué)標(biāo)志。

3 展望

隨著對(duì)AML表觀遺傳修飾基因突變的認(rèn)識(shí)的深入，人們發(fā)現(xiàn)表觀遺傳學(xué)在AML生物學(xué)發(fā)生中起著復(fù)雜而重要的作用。AML的表觀遺傳學(xué)靶向治療策略已經(jīng)改變了臨床應(yīng)用，AML患者的個(gè)體化靶向治療將成為現(xiàn)實(shí)。然而，現(xiàn)實(shí)中還面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中最大的挑戰(zhàn)就是AML生物學(xué)和患者本身的高度異質(zhì)性。只有通過(guò)創(chuàng)新性的臨床試驗(yàn)、可靠的科學(xué)研究和醫(yī)患的共同參與等努力，才可能真正實(shí)現(xiàn)AML患者的個(gè)體化治療。

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（收稿日期：2017-01-18） （本文編輯：程旭然）