HDAC抑制剂在抗肿瘤研究中的进展

医药卫生医药制剂2016年1月第3期·87·ꢀHDAC抑制剂在抗肿瘤研究中的进展孙益铭1，2艾晓杰ꢀ1.上海交通大学农业与生物学院（上海市兽医生物技术重点实验室），上海2002402.中国科学院上海药物研究所，上海201203摘要：组蛋白去乙酰化酶（histonedeacetylasea）可将赖氨酸残基上的乙酰基去除。HDAC表达或功能异常常导致细胞恶性变化。组蛋白去乙酰化酶抑制剂通过增加细胞内组蛋白的乙酰化程度，抑制肿瘤细胞的增殖，诱导细胞分化和（或）凋亡，因此已成为肿瘤靶向治疗的研究新热点。目前已有四个组蛋白去乙酰化酶抑制剂上市，数十个HDAC抑制剂正处于针对实体瘤和血液系统肿瘤的临床研究阶段。综述提及了HDAC抑制剂的发展现状遇到的问题及该类抑制剂临床广泛应用的可能。关键词：HDAC抑制剂；去乙酰化；QT间期延长；靶向治疗中图分类号：R96文献标识码：A文章编号：1671-5608（2016）3-0087-02组蛋白乙酰化/去乙酰化修饰是基因转录调控的关键机制之一，这种修饰作用分别由组蛋白乙酰转移酶（HAT）和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）来完成。HAT促使染色体的解聚，激活转录；而HDACs则封闭DNA，抑制转录过程。最近的多项研究表明，HAT/HDACs平衡的紊乱不仅会使基因表达失控与一些以慢性纤维化为主要特征的疾病相关，如特发性肺纤维化（IPF）、慢性肾脏疾病、心力衰竭、系统性硬化等，更可导致肿瘤的发生。因此，关于HDACs及组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）在这些疾病病因及治疗中的研究特别是其在肿瘤中的应用受到越来越多的关注。1HDAC的生物学功能及分类组蛋白去乙酰化酶（Histonedeacetylases，HDACs）是能催化组蛋白氨基末端特定的赖氨酸残基上乙酰基移除，使得染色质致密卷曲，基因的转录受到抑制的一组蛋白酶。目前发现的HDACs有18种，根据其与酵母HDACs的同源性，亚细胞定位及酶的催化活性被分为4大类。第1类包括HDAC1、HDAC2、HDAC3和HDAC8，广泛地表达于体内的各种组织中，这类HDACs主要存在于细胞核中。第2类包括HDAC4、HDAC5、HDAC6、HDAC7、HDAC9、HDAC10，它们只在体内特定的组织中表达，主要存在于细胞质中，但是它们也可以穿梭到细胞核内。第3类HDACs是酿酒酵母sir基因的同源物，共有7个成员，分别为SIRT1-7。第4类HDAC只有HDAC11，它和第1、2类都有部分同源。其中工、Ⅱ和Ⅳ类HDACs拥有相似的组成结构，均以Zn2+作为酶的辅基，而Ⅲ类HDACs的辅基是NAD+[1]。2HDAC和肿瘤恶性肿瘤发生的原因从根本上说是基因表达系统的紊乱，包括了癌基因、抑癌基因以及与DNA修复有关的基因等。随着表观遗传学得不断发展，人们逐渐认识到几乎所有的恶性肿瘤都有表观遗传的异常，它与基因改变共同引起肿瘤的发生。恶性肿瘤发生中涉及的表观遗传现象主要包括DNA甲基化异常、组蛋白修饰及它们相互作用造成的非编码RNA异常表达和染色体重塑等，这些表观的变化使某些基因出现异常激活或沉默，从而使细胞的生长进入不受控制状态。肿瘤的发生发展与HDACs密切相关。研究显示，肿瘤细胞的全基因组组蛋白乙酰化水平普遍降低，其中，HDAC1，～5及7被视为肿瘤标志物。其次有研究表明，基因敲除乳腺癌细胞中的HDAC1／2或结肠癌细胞中的HDAC1／2／3，能诱导肿瘤细胞发生凋亡，提示HDACs的活性关乎肿瘤细胞的存活[2]。同样，HDACs与癌基因融合蛋白结合后异常结合至某些基因位点也被视为肿瘤发生的重要机制[3]3已上市的HDAC抑制剂在整个表观遗传领域，HDAC抑制剂在抗肿瘤药的研发较为成功，目前已有五个抑制剂上市。除了2006年被FDA批准的口服SAHA外，近年来，特别是2014、2015年又有两个抑制剂被FAD批准上市。其中LBH589更是突破了原有HDAC抑制剂仅用于T细胞淋巴瘤的治疗，其适应症为多发性骨髓瘤。我国在该领域也取得较好成绩，深圳微芯生物科技公司开发的西达本胺也在2015年成功面试，从已有结果看来该药的不良反应主要为血液毒性、消化道毒性及乏力。其中血液毒性可以通过血常规检测发现，给予相应对症治疗后可好转。消化道毒性和乏力多为轻中度，在经过对症治疗后通常可以好转，不影响继续用药。因此其安全性优于国际同类药物。该化合物为口服用药，具有更方便的临床服药方式和更好依从性。新药研发企业靶点主要适应症状态Vorinostat（SAHA，MK0683）MerckPan-HDAC皮肤T细胞淋巴瘤2006年上市Romidepsin（FK-228，Depsipeptide）CelgeneHDAC1/2皮肤T细胞淋巴瘤2011年上市belinostat（PXD101）CuragenHDAC1/2外周T细胞淋巴瘤2014年上市西达本胺（Chidamide，爱谱沙/epidaza）深圳微芯生物HDAC1/2/3/10外周T细胞淋巴瘤2015年上市Panobinostat（Farydak，LBH589）NovartisHDAC（MOLT-4cells）多发性骨髓瘤2015年上市4最新的HDACi的进展现状DAC抑制剂的研发脚步并未减慢，目前临床在研的该类抑制剂仍有十余个，临床前品种则更为丰富。目前该类抑制剂的研发从早期的HDAC家族泛抑制剂转向选择性抑制剂的研究，在此介绍几个有代表性的该类化合物。4.1选择性强的最新HDAC抑制剂：Rocilinostat（ACY-1215）是一种选择性HDAC6抑制剂，为异羟肟酸类衍生物。分子水平检测结果表明，该化合物对HDAC6的抑制作用最强，IC50为5nM（IC50=0.1μM），比作用于HDAC1/2/3（I型HDACs）效果分别强12，10，和11倍。该化合物对HDAC8具有微弱的作用活性，对HDAC4/5/7/9/11，Sirtuin1和Sirtuin2的作用活性则更弱·88·2016年1月第3期医药制剂医药卫生ꢀ（IC501μM）。该化合物在细胞水平，在非常低的剂量时，就能诱导强有力的α-tubulin乙酰化的发生，但只有在较高剂量时，才能诱导组蛋白H3和H4组蛋白赖氨酸的乙酰化，证实其对HDAC6活性的特定抑制效果。[4]ACY-1215作用于T细胞毒性的IC50值为2.5μM。ACY-1215与Bortezomib联用，能协同抑制MM生长。目前该化合物正在进行临床Ⅱ期试验。4.2活性最高的HDAC抑制剂：Quisinostat（JNJ-26481585）2HCl是一种新型的，口服有效的第二代HDAC抑制剂，对HDAC1最有效，分子水平试验中IC50为0.11nM，对HDACs2，4，10，和11适度有效，IC50分别为0.33nM，0.64nM，0.46nM和0.37nM，比作用于HDACs3，5，8，和9选择性强30倍；对HDACs6和7作用效果最弱。JNJ-26481585能抑制多种实体瘤和血癌细胞体外生长，如肺癌，乳腺癌，结肠癌，前列腺癌，脑癌，和卵巢癌细胞系，IC50为3.1到246nM，具有广谱抗肿瘤细胞增殖活性，其效果优于Vorinostat，R306465，Panobinostat，CRA-24781，和Mocetinostat。[5]最新研究显示JNJ-26481585在低纳摩尔浓度时通过抑制Mcl-1表达及诱导Hsp72产生而促进骨髓瘤细胞死亡。[6]动物实验的结果表明JNJ-26481585按最大耐受剂量10mg/kg腹腔注射或40mg/kg口服给药三天，就可明显抑制人卵巢癌A2780模型中肿瘤组织中HDAC1的活性，同时可出现抑制肿瘤生长效果。而且，与5-fluorouracil/Leucovorin相比，JNJ-26481585更有效抑制C170HM2大肠癌肝转移的发生。目前该化合物在临床Ⅱ期研究中。5可能存在的问题与展望组蛋白去乙酰化酶抑制剂在临床使用中还是存在一些问题的，比如其毒副作用。如romidepsin和SAHA与严重的心脏毒性有关。这样的心脏毒性包括T波低平，ST段压低和QT间期延长。罗米地辛在FDA批准之前，有六例患者的意外死亡，另五例心脏骤停。对HERG钾通道的激活导致心室复极，因此阻断该通道可能导致QT间期延长。此外，虽然HDAC抑制剂在临床前实验中对多种肿瘤都有作用，但其目前的临床适应症还是局限在血液肿瘤的治疗上，虽然有很多针对实体瘤的临床研究在开展中，但目前还无定论。在已进行的针对难治性乳腺癌、结直肠癌、非小细胞肺癌和甲状腺癌的临床试验结果并不完全令人满意，虽然在这些试验中的患者对治疗有部分或完全作用，但药物不良反应率影响是非常高的：（疲劳62%），胃肠道（厌食81%和腹泻56%）和血液（血小板减少50%）。在25个病人的针对转移性结直肠癌的临床试验中，罗米地辛仅对其中四名患者的疾病有效，稳定状态的时间为44到161天；六例则由于严重的副作用，如患病率血小板减少症，脱水和QT间期延长而停止治疗[7]。6结束语SAHA和FK-228的批准已牢牢奠定了HDAC抑制剂在肿瘤治疗的低位，它已成为一种新的手段，但其面对的问题也不容回避。我们期待更多的亚型选择性组蛋白去乙酰化酶抑制剂的发现。抱着HDAC抑制剂能够为癌症和其他难治性疾病的治疗提供治疗策略的愿望，我们提出了一个大胆的设想，组织和细胞靶向传递范例将在新一代HDAC抑制剂的设计中收效显著。这种方法也将是对以确定同型选择性HDAC抑制剂为重点的研究的自然补充。同时由于基础研究的深入，对HDAC亚型组织分布选择性的了解的增多，可以帮助我们寻找更有特异性的小分子抑制剂从而在提高活性的同时，降低不良反应[8]。此外，纳米技术的发展，也为小分子HDAC抑制剂的研发提供了更多的新的可能。参考文献[1]Wittt，DeubzerHE，MildeT，etal.HDAC[J].家族：癌症相关的标志物，2011（1）：8-21.[2]KruscheCA，WulfingP，KerstingC，etal.组蛋白去乙酰化酶蛋白在乳腺癌中的表达：组织芯片分析[J].乳腺癌的研究与治疗，2005，9O（1）：15-23.[3]WestAC，JohnstoneRW.新型的HDAC抑制剂治疗癌症[J].临床调查杂志，2014，124（1）：3O-39.[4]SantoL，etal.Blood，2012，119（11）：2579-2589.[5]ArtsJ，etal.肿瘤临床，2009，15（22）：6841-6851.[6]StühmerT，etal.BrJHaematol2010，149（4）：529-536.[7]StadlerWM，MargolinK，FerberS，MccullochW，ThompsonJA.A在难治性转移性肾细胞癌的缩肽2期研究[J].临床泌尿生殖系统癌症，2006；5（1）：57-60.[8]LinJH.组织分布与药效学：复杂的关系[J].当前的药物代谢，2006；7（1）：39-65.