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1、急性髓细胞白血病表观遗传学的靶向性和个体化治疗策略【摘要】 在急性髓细胞白血病（AML）的发生和转化中，表观遗传学异常发挥着举足轻重的作用。靶向治疗策略已经改变了临床应用，急性髓细胞白血病患者的个体化靶向治疗将成为现实。 【关键词】 急性髓细胞白血病； 表观遗传学； 靶向治疗 急性髓细胞白血病（acute myeloid leukemia，AML）是一组异质性疾病，以造血干细胞克隆紊乱为特征，是成年人急性白血病中最常见的类型。近 20 年来，人们对 AML的发病机制和预后的研究有了长足的进展，患者的完全缓解率也有了明显的提高，但仍有 2/3 成年 AML 患者未能达到治愈，复发、难治及老年 A
2、ML 仍是目前临床治疗的难题。为此，临床工作者和科研人员不断探索新途径，积极寻求AML 治疗新方法。 近年来，表观遗传学的研究逐渐成为人们关注的热点。随着研究的深入，人们对 AML 的发病机制有了新的认识，随之而来的靶向治疗也给患者重新带来希望。该研究主要包括三个方面的内容：DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码microRNA。研究表明，表观遗传学的调控机制参与调节许多重要的生理过程。在血液肿瘤的发生和转化中，表观遗传学异常与遗传学异常具有同样重要的作用。表观遗传基因的修饰对于基因的差?e 表达有着至关重要的作用，它决定着细胞的类型及细胞从良性到恶性的转变。尤为重要的一点，这种修饰是可遗传的、动
3、态的、可逆的，并且不影响下游的 DNA 序列。表观遗传的修饰基因，如DNMT3A，TET2，IDH1 和 IDH2，ASXL1 和 MLL1 上的频发突变，影响了造血细胞的自我更新和/或分化能力，促进髓系细胞的转化，促进白血病的形成1。表观基因组在 AML 的发生中有重要的靶标性作用，它具有内在可塑性，通过特异性的酶、转录因子、与表观遗传机制相关的其他蛋白重新编码对表观遗传基因的修饰，为治疗提供了新的可能。 本文将描述表观遗传基因的失调是如何在 AML 中发挥作用的，同时强调目前和未来的治疗手段在发现新靶标上的多种尝试。此外，还将涉及 AML 中个体化的靶向治疗，包括术语的定义，适应证的相关描
4、述以及临床实施的具体措施。 1 表观遗传学的针对性治疗 1.1 DNMT3A 突变及 DNMT 抑制剂 DNA 甲基化是表观遗传调控的重要组成部分，通常与转录沉默有关。在急性白血病中，已被确定多种肿瘤抑制基因的过甲基化与转录抑制通过增殖、分化和生存过程的失调导致白血病的发生2。来自 MDS 的 DNA 甲基化谱研究数据显示，抑癌基因的异常甲基化可能是驱动 MDS 进展为 AML 的主要机制3。胞嘧啶甲基化是指 C5 位的胞嘧啶残基被 DNA 甲基转移酶（DNMTs）催化，并生成 C5 甲基胞嘧啶（5-MC）的过程。基因组 DNA 甲基化是由 DNMT3 通过半甲基化的模板（从头甲基化）建立的，
5、并由 DNMT1 全甲基化模式（维持甲基化）予以保持。这些过程使得不同的可遗传的 DNA 甲基化模式可以用来区分 AML 亚型、预测预后，并有潜力作为生物标志物来预测患者对治疗的反应4。AML 要么普遍低甲基化，要么过甲基化，这提示表观遗传途径的过度和不足可能对白血病的发生都很重要5。数据表明，在白血病干细胞中，DNMT1 可维持其 DNA 甲基化模式，并参与其自我更新的过程6。研究表明，DNMT3A 在造血干细胞自我更新和分化过程中起着关键的作用。重要的是，DNMT3A 的功能缺失性突变发生在 30%的细胞遗传学正常的 AML 中，可能与临床预后较差有关，但 AML 的这些突变对于 DNA
6、胞嘧啶甲基化和转录的影响尚不清楚，且 DNMT3A 的单独缺失并不足以导致白血病形成7。大多数的突变涉及 882 位的精氨酸，在体外导致甲基转移酶活性的降低8。到目前为止，尚无特异性针对 DNMT3A 的靶向治疗。本节讨论的“表观遗传修饰的靶向治疗”指的是针对 DNMT 抑制剂的去甲基化治疗。 美国食品药品监督管理局（FDA）批准的 2 种 DNMT 抑制剂为：阿扎胞苷及其脱氧衍生物地西他滨。这两种药物均用于 MDS 的治疗，现在依据一些临床试验的结果，也普遍应用于 AML 的治疗。 在一项多中心期研究中，有 227 位初治 AML 患者接受了地西他滨治疗。每个疗程中静脉滴注地西他滨持续 72
7、 h，用量为 135 mg/m2，间隔 6 周重复用药，共 4 个疗程9。该研究表明，总体有效率为 26%，中位生存期为 5.5 个月，1 年存活率为 28%。在另一项多中心期临床试验中，给予55 位 60 岁以上的 AML 患者静滴地西他滨治疗，每日用量为20 mg/m2，连续 5 d 给药，每 4 周为一疗程。结果，该试验中 AML 的完全缓解率为 24%，中位生存时期为 7.7 个月。 在一项针对高危 MDS（包括骨髓中原始细胞比例为20%30%、根据 WHO 标准应列为 AML）的临床试验中，给予患者阿扎胞苷治疗：每日用量为 75 mg/m2，连续 7 d 皮下注射用药，28 d 为一
8、个疗程。与对照组（接受传统治疗方案）相比，阿扎胞苷组有明显的生存获益。而对于一些次要的评价指标而言，比如输血需求、静脉抗生素的使用和住院天数等，阿扎胞苷组有明显优势。与之类似的是，在法国的一项临床研究中，149 名初治老年 AML 患者接受了相同剂量和疗程的氮杂胞苷治疗，总体有效率为 33%，完全缓解率为 23%，总体生存期为 9.4 个月10。对于接受了大剂量诱导化疗和异基因造血干细胞移植的 AML 患者，使用阿扎胞苷维持治疗可能会减少或延迟白血病的复发。 1.2 IDH1/2 突变及 IDH1/2 抑制剂 DNA 甲基化与同型二聚体酶 IDH1/2 催化的柠檬酸代谢有关，二聚体酶可催化异柠
9、檬酸氧化脱羧成 -酮戊二酸（-KG） 。研究发现，有10%30%正常核型的 AML 患者发生了 IDH1/2 功能突变，引起酶功能异常，导致 2-羟基戊二酸（2-HG）的产生和积累。由于 TET2 和包含 jumonji-c 结构域家族的组蛋白赖氨酸去甲基化酶均依赖于 -KG，当机体发生 IDH1/2 突变，并积累 2-HG，可导致 DNA 和组蛋白甲基化的增加11。IDH1/2突变对预后的影响研究得到了自相矛盾的结果，可能是因为突变位置的差异和（或）伴随其他基因的突变。例如，一项关于 AML 的随机临床试验表明，IDH2 的第 140 位的精氨酸残基发生突变与良好的预后相关。不但如此，同时伴
10、有 NPM1 和 IDH1 或 IDH2 突变的细胞遗传学正常的 AML 患者也有良好的受益，3 年总生存率（OS）可高达 89%。然而，IDH1/2 和 TET2 突变是相互排斥的，但具有这两种不同的突变的 AML 患者具有相似的甲基化过程。 目前，一项早期临床试验正在进行，旨在研究 IDH1/2 抑制剂对发生了IDH1/2 突变的 AML 患者的影响。这是一种针对 IDH1/2 突变酶的小分子靶向抑制剂，可减少 2-HG 的生成，诱导H3K9me3 的脱甲基作用，并能增强相关分化基因的表达12。 1.3 MLL 基因突变及 DOT1L 蛋白甲基转移酶抑制剂 MLL基因位于染色体 11q23
11、，编码 H3K4 甲基转移酶（HMT） ，该酶参与组蛋白的重构，影响 HOX 基因和 Wnt 信号通路13。有 5%7%的初发 AML 病例发生 MLL 重排，与不良预后相关14。MLL 区域是染色体易位和重排的高发区，能产生多种融合蛋白，其中一些有致癌性。研究显示，MLL 融合蛋白和DOT1L 之?g 的作用导致了白血病的发生15。 已有研究表明，DOT1L HMT 的酶活性诱导了存在 MLL 基因重排的 AML 的形成。DOT1L 抑制剂可减少 H3K79 的甲基化和 MLL 融合基因的表达。目前，具有高度选择性的 DOT1L抑制剂的研究已进入临床试验阶段，而选择性抑制 HMT EZH2
12、的强效抑制剂也正在研究中。 1.4 组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂 单独使用 HDAC抑制剂治疗 AML，其临床作用并不令人满意。因而，能否与DNMT 抑制剂联合使用增强疗效，则备受期待。目前，诸多相关的临床试验正在开展当中，而且对多种 HDAC 抑制剂，包括丙戊酸、mocetinostat、帕比司他、伏立诺他等，与阿扎胞苷或地西他滨联合使用的疗效进行了评价，但结果并不如人意。在一项二期临床试验中，恩替诺特联合阿扎胞苷治疗 AML 并未提高疗效16。需要注意的是，与早期的体外试验采用序贯用药不同，此项试验中这两种药物是同时应用的。恩替诺特是一种强效的细胞周期抑制剂，可能会抑制阿扎胞苷的整合
13、，导致脱甲基作用减弱。 1.5 赖氨酸乙酰化抑制剂 具有布罗莫结构域的蛋白质可识别组蛋白末端的赖氨酸残基，这种相互作用可被小分子抑制剂所抑制。当前，已开始对数种 BET 抑制剂进行临床试验。研究表明，BET 抑制剂可抑制白血病干细胞和祖细胞增殖，并且可阻断 MLL 介导的白血病转化17。 1.6 赖氨酸去甲基化酶抑制剂 研究结果显示，KDM1A/LSD1 在体外可有效抑制 AML 细胞系和原代白血病细胞。在联合使用 HDAC 抑制剂和全反式维甲酸时，这种抑制作用更显著。研究表明，MLL 白血病受其影响最大，AML 的其他亚型和其他髓系肿瘤也对之敏感18。 2 表观遗传学发展在 AML 靶向治疗
14、方面的挑战 2.1 靶向治疗的治疗靶点 AML 在发生、发展过程中有一系列的异常表现，就疾病本身而言，有许多方面的异常可以进行针对性的治疗，包括表观遗传途径的调节、基因突变、细胞表型、信号转导通路、白血病干细胞和骨髓微环境等。最近有关 AML 克隆构型的研究表明，AML 克隆异质性始终伴随着疾病的进展及复发19。因而，AML 的治疗靶点是不断变化着的，在疾病的不同时期需用不同的药物进行治疗。有关初发 AML 克隆构型的研究显示，在基因层面界定的白血病亚克隆和白血病干细胞之间具有明显的功能异质性20。目前的挑战是明确和清除所有的克隆，而非以往那样狭隘地认为，靶向治疗的关键就是应用某种方法，通过单
15、向靶点来消除优势克隆。 2.2 靶向治疗的对象 如何选择靶向治疗的对象是一个比较重要的问题。根据不同的分类方法，AML 患者可划分为不同的亚群，但这样的分类方法均有各自的优点和不足之处。 AML 患者也可以根据预后进行分类。在过去，对新药的早期试验通常在复发和难治病例中进行，显而易见，这是一种很令人困惑的试验模式。由于复发或难治 AML 病例与初发病例在生物学上和临床上是不同的，因而对初发病例作新药研究十分重要。可以根据细胞遗传学、分子遗传学和表观遗传学数据，对初诊患者进行风险评估并预先判断其治疗效果的优劣。例如，一项研究表明，在不同的甲基化区域，有高水平甲基化的 7 个基因其低表达具有更好的
16、临床结果21。目前认为，在临床研究中，靶向治疗的对象应该是那些预后可能不良的初发 AML 病例。 2.3 靶向治疗的时机 临床上通常将 AML 治疗分为诱导、巩固和缓解后治疗。临床研究表明，把针对表观遗传学调控的靶向药物与其他药物联合使用，结果比单一用药效果更好。因此，已考虑将试验新药添加到主流的诱导方案当中来。多年来有关 AML 治疗的临床实践表明，尚无哪一种化疗方案更优于阿糖胞苷联合蒽环类药物的“7+3”经典方案的，所以应把该方案作为主要的诱导方案，新药可以添加于此或者作为单药评估其疗效。这样，纳入临床试验的初治患者将会接受其一进行治疗。 各种证据表明，诱导后残留的白血病细胞与治疗前的肿瘤细胞在生物学上是有区别的。因此，临床上重复应用同一治疗方案并不合理。研究表明，表观遗传学靶向治疗在 AML 完全缓解后或移植后，或可控制白血病克隆的演变。目前，多数靶向治疗药物是非细胞毒性的，对低负荷白血病而
