表观遗传修饰作为治疗靶点

摘要

表观遗传学被定义为基因表达的可遗传变化，这些变化不是由DNA序列本身的改变引起的。DNA甲基化、组蛋白变体和修饰以及核小体定位共同决定细胞的表观遗传景观。当甲基添加到CpG二核苷酸胞嘧啶环的5′位置时，DNA甲基化发生。组蛋白可以通过添加各种修饰（甲基、乙酰基、磷酸基、泛基或相扑基）进行共价修饰，修饰对转录是否有促进或抑制作用取决于修饰的残基和修饰类型。核小体由包裹在H2A、H2B、H3和H4组蛋白各2个拷贝核心的DNA组成，从而整合DNA甲基化和组蛋白修饰。核心组蛋白的变体，如H3.3和H2A。Z、 也发生在特定的基因组位点以改变核小体占据的稳定性。核小体在基因组调控区域内的定位在创造允许或不可接受的转录环境中起着重要作用。表观遗传调控的这些不同方面协同工作，以确定细胞的表观遗传状态，从而确定其转录谱。

表观遗传疾病机制

表观遗传畸变在癌症中已得到很好的证实^1,2并出现在包括糖尿病在内的其他几种疾病中^三，狼疮⁴，哮喘⁵和各种神经系统疾病^2,6,7,8(表1和中的引用）。在癌症中，DNA甲基化（低甲基化）在全球范围内丢失，特别是在基因体和基因间区域，包括重复性元件，导致基因组不稳定。这种整体低甲基化伴随着从头开始的CpG岛中包含的许多抑癌基因和其他基因启动子的甲基化（超甲基化），导致永久性基因沉默(图1). 除了DNA甲基化的变化外，H4K16乙酰化和H4K20三甲基化的整体缺失，以及抑制基因表达的多梳抑制复合物1（PRC1）成分BMI1和PRC2成分EZH2的表达增加^1,9有趣的是，最近的证据表明，作为胚胎干细胞中PRC靶点的基因比其他基因更有可能在癌症中甲基化，从而潜在地连接不同的表观遗传沉默机制^10-12.

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图1

癌症中CpG岛启动子的表观遗传畸变及其靶向治疗

肿瘤抑制基因（例如FBXO32、MLH1和RUNX3）在正常细胞中表达，在癌细胞中沉默。这可以通过PRC重编程（例如FBXO32）实现，其中多梳组蛋白EZH2催化H3K27的甲基化，或者通过5毫升重编程（如MLH1、RUNX3）实现，这是因为DNMT3A和DNMT3B的去新生DNA甲基化。PRC2抑制剂如DZNep可靶向多梳介导的抑制，HDAC和LSD1抑制剂可分别促进H3/4乙酰化和H3K4甲基化，从而增强这些基因的重新表达。多梳介导的抑制也可以通过诱导miR-101表达来逆转，miR-101抑制EZH2的表达和功能。5mC重编程可以逆转，主要通过DNMT抑制剂，也可以通过miR-143和miR-29的重新表达，这两种miRNA靶向从头DNMT。LSD1抑制剂也可能通过抑制DNMT1的稳定而重新激活肿瘤抑制基因，从而导致DNA甲基化维持的丧失。在正常细胞（如PAX7）中被多梳抑制的基因可以通过获得DNA甲基化来进行表观遗传转换，从而在转换过程中失去可塑性。目前尚不清楚单用DNMTi治疗癌细胞是否会逆转表观遗传转换以恢复多梳抑制状态，或者是否会重新激活这组基因。癌症睾丸抗原（CTAs，例如NY-ESO-1）可以通过癌症中的DNA甲基化而沉默。用DNMT抑制剂治疗可以诱导CTA表达，使免疫系统识别并杀死癌细胞。黑色箭头表示转化过程中的表观遗传改变，灰色箭头表示通过表观遗传治疗逆转这种改变。

表观遗传修饰可用于疾病分层¹³并预测临床结果^14,15H3乙酰化和H3K9二甲基化可区分前列腺癌（PCA）和非恶性前列腺组织，H3K4三甲基化可作为PSA复发的重要预测因子¹⁶EZH2表达是一个独立的预后标志物，与前列腺癌、乳腺癌和子宫内膜癌的侵袭性相关¹⁷DNA修复基因O（6）-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（MGMT）的表达对抗化疗和放疗¹⁸因此，MGMT的高甲基化沉默与阳性治疗反应相关。此外，表观遗传改变也可能先于肿瘤形成，因此是疾病风险的潜在诊断指标¹⁹例如，幽门螺杆菌感染与特定基因的DNA超甲基化有关，这些基因在癌症中通常甲基化²⁰因此，逆转急性疾病引起的表观遗传改变可能会阻止疾病向更慢性的状态发展。

随着表观基因组分析技术的不断发展，一个新的领域：药物表观基因组学正在兴起，表观遗传学图谱可以用来识别癌症药物敏感性的分子途径²¹并用于确定最佳治疗方法。在非小细胞肺癌中，非甲基化IGFBP3启动子表明对基于顺铂的化疗有反应²²细胞色素P450的CYP2C19*2变异体的多态性需要较高的丙戊酸（VPA）剂量才能达到目标血浆浓度水平²³此外，监测表观遗传变化可用于衡量治疗效果和疾病进展。PITX2甲基化可用于预测辅助三苯氧胺治疗后早期乳腺癌患者的预后²⁴.患有以下疾病的患者第16页与无IL-2治疗的患者相比，IL-2治疗后高甲基化的膀胱癌复发率较低第16页IL-2治疗后的高甲基化²⁵由于表观遗传机制决定了哪些基因和信号通路可以被激活，因此特定基因和基因子集上的不同修饰可以在几个步骤中帮助确定和监测最佳治疗方法。

表观遗传修饰是可以遗传的，但也可以逆转，这使它们成为潜在药物治疗的良好候选药物。多种表观遗传异常通常存在于病变组织中，导致表观遗传景观发生改变。癌细胞可能会对异常发育的表观遗传学景观“上瘾”，因此，比正常细胞对表观遗传学治疗更敏感，这一过程类似于反向致癌基因成瘾。癌基因成瘾的一个例子是MET，它是一种酪氨酸激酶，作为肝细胞生长因子（HGF）的受体，在正常细胞中起到控制组织内稳态的作用²⁶MET可通过配体依赖机制或过度表达在癌症中异常激活²⁶有趣的是，虽然MET在正常细胞和癌细胞中都起作用，但癌细胞由于对MET信号的依赖性增加，对MET抑制更敏感²⁶因此，癌细胞对一些非常重要的致癌基因活性的增加具有依赖性（并因此上瘾）。癌细胞可能经历一个平行的过程，通过这个过程，他们依赖（并因此上瘾）一些非常重要的抑癌基因的异常沉默/失活。众所周知，一些肿瘤抑制基因通过表观遗传机制在癌症中沉默¹癌细胞可能会对其异常的表观遗传环境上瘾，从而对表观遗传治疗比正常细胞更敏感。

DNA甲基化

在癌症中，CpG岛中包含的基因启动子亚群的整体低甲基化伴随着高甲基化，导致基因沉默(图1)¹最近，这种超甲基化也被描述为越过CpG岛的边界延伸到“DNA海岸”²⁷.DNA甲基转移酶3A/B负责从头开始的DNA甲基化模式，然后通过DNMT1在S期复制到子细胞。DNA甲基化抑制剂已在临床试验中得到很好的表征和测试²⁸.5-氮胞苷（5-Aza-CR；Vidaza）是一种核苷类似物，可并入RNA和DNA，经美国食品和药物管理局批准用于治疗高危骨髓增生异常综合征（MDS）患者，最近报道了成功的临床结果(表2)²⁹.5-Aza-2-脱氧胞苷（5-Aza-CdR；地西他滨）是5-Aza-CR的脱氧衍生物，仅并入DNA中。在低剂量下，这两种氮杂核苷在并入DNA后通过隔离DNMT酶发挥作用，从而导致细胞分裂时的整体去甲基化，而在高剂量下，它们会诱导细胞毒性。可用于临床的潜在新药包括斑蝥素，一种胞苷类似物，作用类似于5-Aza-CR，但毒性较低，稳定性和特异性增强³⁰和S110，一种提高稳定性和活性的十进制衍生物，在临床前研究中显示出了前景(图2)³¹除了抑制DNA甲基转移酶活性外，氮杂核苷还通过非特定机制发挥作用，这可能有助于其临床疗效。启动子DNA甲基化可用于分子分类^21,32,33预测癌症的进展^34,35和直接治疗方法^36,37例如，特定启动子的DNA甲基化可确定对5-氟尿嘧啶有反应的结直肠癌亚群³⁶此外，通过DNA甲基化抑制剂逆转MLH1沉默可恢复对顺铂的敏感性³⁸提示DNA甲基化抑制剂的加入可以提高常规化疗的有效性。成功的常规化疗依赖于激活促凋亡基因，这些基因对导致细胞死亡的细胞毒药物产生反应。这些促凋亡基因的DNA甲基化可以阻止细胞死亡导致化疗耐药，因此表观遗传沉默的凋亡基因的重新激活可以提高化疗的疗效。例如，APAF1在转移性黑色素瘤细胞中沉默，5-Aza-CdR治疗可恢复表达和化疗敏感性³⁷相反，甲基化诱导的DNA修复基因沉默可能会导致微卫星不稳定³⁹或通过阻止化疗靶向基因的修复而使细胞发生凋亡而不是修复而受益⁴⁰甲基化诱导的癌抗原沉默，如NY-ESO-1，可以保护癌细胞不被T细胞识别。用去甲基化剂处理癌细胞可以诱导这些抗原的表达，从而使工程淋巴细胞产生反应⁴¹表明表观遗传治疗可以与免疫治疗结合以获得更好的效果(图1).

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图2

靶向表观遗传修饰的选定化合物的化学结构

目前，几种靶向病理状态下表观遗传改变的分子处于药物开发的不同阶段。核苷类似物5-氮胞苷和5-氮杂-2′-脱氧胞苷被FDA批准用于治疗高危骨髓增生异常综合征（MDS）患者，并已报道成功的临床结果。药物肼嗪目前正在临床试验中作为一种公认的抗实体瘤脱甲基剂进行研究，S110是一种含有5-aza-CdR的二核苷酸，在体外去甲基化DNA，胞苷脱氨酶的脱氨基作用减少。靶向组蛋白乙酰化也是表观遗传治疗的一个成功例子。一些组蛋白脱乙酰化酶抑制剂已获得FDA批准，如羟肟酸基化合物SAHA和脱肽Romidepsin，而其他组蛋白脱羧酶抑制剂目前正在癌症（苯丁酸盐和Entinostat）和神经疾病（Entinostate）的临床试验中，针对特定HDAC的新分子正在临床前研究中（例如。针对HDAC8的PCI-34051）。最近，正在进行重大努力，以发现能够靶向组蛋白甲基化的新分子。据我们所知，目前还没有FDA批准或临床试验中针对组蛋白甲基化的药物。然而，临床前试验表明，寡胺类似物SL-11144、LSD1抑制剂和S-腺苷同型半胱氨酸水解酶抑制剂3-去甲肾上腺素a（DZNep）具有抗肿瘤活性，该药物消耗PRC2成分的细胞水平。

尽管DNA甲基化抑制剂在临床上取得了成功，但仍有改进的余地。目前可用的DNA甲基化抑制剂在酶水平阻止DNA甲基化，从而导致全局DNA甲基化抑制。这在治疗上是有益的，因为肿瘤抑制基因在癌症中被高度甲基化，但整体甲基化不足可能导致癌基因激活和/或基因组不稳定性增加。DNA低甲基化可激活重复元件中的启动子，例如LINE-1低甲基化可以激活膀胱癌中MET癌基因的替代转录物⁴²表明存在全球DNA脱甲基剂的风险。开发针对特定基因或基因组的DNA甲基化抑制剂将克服这一限制。此外，DNA甲基化抑制剂在细胞周期的S期起作用，因此它们优先影响快速生长的细胞。这在治疗快速分裂的癌细胞时是有利的，但在治疗以细胞快速循环为特征的疾病时可能没有临床应用价值。此外，在氮杂核苷退出后，DNA甲基化水平恢复到治疗前水平⁶证明持续需要DNA甲基转移酶抑制。因此，虽然DNA甲基化抑制剂在临床上取得了成功，但其缺乏特异性、细胞周期依赖性和持续给药的需要为开发更好的治疗方法留下了空间。

组蛋白修饰

虽然DNA甲基化被认为是一种非常稳定的表观遗传修饰，但组蛋白修饰相对来说更不稳定，其水平由组蛋白修饰酶之间的平衡来维持，组蛋白修饰酶类添加或删除特定修饰。异常的组蛋白修饰水平是由于病变组织中这些修饰酶的不平衡造成的，因此纠正特定酶水平的增加或减少将恢复受影响细胞的自然平衡。在癌症中，组蛋白甲基转移酶和组蛋白脱甲基酶都被错误调节，组蛋白脱乙酰酶（HDAC）的表达水平很高，组蛋白乙酰化水平总体降低^1,9,43,44,45HDAC抑制剂长期以来一直作为潜在的治疗手段在临床上进行研究(图2)最近的临床试验也在其他地方进行了广泛的审查(表2)⁴⁶组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）可以影响非组蛋白以及组蛋白的乙酰化，从而可能导致更大的全球性影响⁴⁶此外，非异构体选择性HDACi仅针对大约10%的所有乙酰化位点⁴⁷因此，需要做更多的工作来理解全局和异构体特定HDACi目标规范的基础。目前，正在努力寻找能够选择性抑制特定HDAC的新分子^48,49从而避免全球HDACi产生的副作用⁵⁰迄今为止，已开发出HDAC6（II类）和HDAC8（I类）的特定抑制剂^48,49特定HDACi的开发，结合对与HDAC改变相关疾病的病理生理学的更好理解，将允许更合理的治疗，并可能减少副作用。例如，衍生自低分子量异羟肟酸支架的HDAC抑制剂PCI-34051最近被证明选择性抑制HDAC8，并在T细胞淋巴瘤中特异性诱导细胞凋亡，而不是在其他肿瘤或正常细胞中，表明HDC8在该病的病理生理学中起着重要作用，并建议使用HDAC8特异性抑制剂治疗可能导致较少的副作用⁴⁹虽然额外特异性HDAC抑制剂的识别将增加特异性和个性化治疗的可能性，但也可能限制组合治疗成功的可能性。

组蛋白甲基转移酶和去甲基化酶相对来说比HDAC更具特异性，因为它们以有限数量的残基为目标⁵¹然而，与HDAC一样，赖氨酸和精氨酸甲基转移酶使非组蛋白和组蛋白甲基化^52,53目前正在进行大量努力，以寻找能够逆转特定组蛋白甲基化标记或靶向组蛋白甲基转移酶或组蛋白去甲基化酶的药物。在这方面，最近发现了一类新的寡胺类似物，作为赖氨酸特异性去甲基酶1（LSD1）的有效抑制剂(图2). LSD1靶向激活的H3K4单甲基和双甲基标记，但当与雄激素受体复合时，也可以靶向抑制的H3K9me2标记^43,54用LSD1抑制剂（例如SL11144）治疗结肠癌细胞导致H3K4甲基化增加，H3K9me2减少，SFRP2基因的重新表达⁵⁵，证明LSD1及其抑制剂的上下文特异性。神经母细胞瘤中LSD1的抑制导致增殖减少在体外减少异种移植生长⁵⁶有趣的是，LSD1还可以使DNMT1去甲基化，从而导致DNA甲基化维持的不稳定和丧失⁵⁷LSD1影响组蛋白和DNA甲基化的能力，使其成为表观遗传治疗的一个有希望的靶点。

H3K27三甲基化标记介导的抑制通过两个多亚单位复合物PRC1和PRC2的作用发生，H3K27me3被EZH2沉积，然后被PRC1识别和结合，这可以进一步招募其他蛋白质来建立受抑制的染色质结构¹最近研究表明，胚胎干细胞中以PRC2（即多梳靶基因）标记的基因启动子比其他基因更有可能在癌症中甲基化^10-12类似地，正常前列腺细胞中的多梳靶也在前列腺癌中甲基化⁵⁸因此，染色质结构的改变并不总是与基因表达的变化一致，相反，多梳抑制标记的DNA甲基化替换通过一个称为“表观遗传转换”的过程“锁定”非活性染色质状态⁵⁸DNA甲基化多梳靶的易感机制尚不完全清楚，但最近发现了一些联系。CBX7是PRC1复合物的组成部分，可以在多梳靶基因处直接与DNMT1和3B相互作用⁵⁹.

虽然以组蛋白甲基化酶为靶点的药物前景广阔，但还需要做更多的工作来确定其特异性和稳定性，目前还没有此类药物正在进行临床试验。迄今为止，S-腺苷同型半胱氨酸水解酶抑制剂3-二氮杂环素A（DZNep）在针对组蛋白甲基化酶的药物中具有最有希望的临床前结果(图2). DZNep耗尽PRC2成分（EZH2、EED和SUZ12）的细胞水平，从而降低H3K27me3水平并诱导乳腺癌细胞凋亡，但不诱导正常细胞凋亡⁶⁰DZNep的作用与EZH2被RNAi耗尽时观察到的作用相似，这表明该药物可能对前列腺癌和乳腺癌等依赖异常高EZH2表达水平的癌症更有效⁶¹另一方面，随后的研究表明，DZNep还降低了H4K20me3，这表明DZNeb缺乏特异性，更像是一种全局组蛋白甲基化抑制剂，这表明需要进一步开发组蛋白甲基化合酶抑制剂⁶².

EZH2活性也可以通过信号级联进行调节。例如，AKT在丝氨酸21磷酸化EZH2，抑制其甲基转移酶活性，从而降低H3K27me3⁶³使用PI3K/AKT抑制剂LY294002可以恢复H3K27me3水平，这为通过靶向上游信号通路修复表观遗传改变开辟了新的治疗机会。此外，在前列腺癌中，致癌ETS转录因子ERG可以与EZH2型启动子和诱导过表达。因此，ERG活性的药理学破坏可以减少癌症中EZH2的过度表达⁶⁴.EZH2是一个特别重要的例子，因为它经常过度表达并异常靶向癌症中的基因⁵⁸，一个称为PRC重新编程的过程(图1).

G9a和GLP（G9a样蛋白）是组蛋白甲基转移酶，催化H3K9二甲基化，在肿瘤中经常过度表达⁶⁵前列腺癌细胞中G9a的敲除证明了该蛋白在调节中心体复制和染色质结构中的关键作用，表明G9a对维持恶性表型很重要，因此是癌症治疗的一个假定靶点⁶⁶因此，人们对开发G9a/GLP抑制剂非常感兴趣，到目前为止，最有效的抑制剂是BIX-01294（二氮杂吡啶-喹唑啉-胺衍生物），它能够暂时降低多个细胞系中的体H3K9me2水平⁶⁷.BIX-01294在靶赖氨酸（H3K9）结合的同一凹槽中与GLP的SET结构域结合，阻止肽底物的结合，从而阻止甲基化标记在H3K8的沉积⁶⁸.

其他几种组蛋白甲基转移酶和去甲基酶也与疾病有关，因此可能是表观遗传学治疗的潜在靶点。例如，MMSET，一种H4K20甲基转移酶，在骨髓瘤细胞系中过度表达，并需要细胞活性⁶⁹SMYD3是一种H3K4甲基转移酶，在癌症中也高表达，似乎作为ERalpha的辅激活物在致癌过程中发挥作用⁷⁰GASC1是一种H3K9和H3K36脱甲基酶，在癌症中经常扩增，其抑制作用导致细胞增殖降低⁷¹.

尽管缺乏特异性，但靶向组蛋白修饰在临床上是成功的。希望以特定组蛋白修饰酶为靶点的治疗药物的开发将保持或增加其治疗成功率，同时减少因缺乏特异性而产生的副作用。另一方面，靶向单个组蛋白修饰酶可能会降低临床疗效，因为其他组蛋白修饰酶类可能会导致耐药。根据个人需求设计个性化的抑制剂鸡尾酒可能有助于克服潜在的补偿和抵抗问题。

微小RNA

miRNAs能够在不改变DNA序列的情况下诱导基因表达的可遗传变化，从而有助于表观遗传景观。此外，miRNAs既可以调节，也可以被其他表观遗传机制调节。miRNAs在包括癌症在内的几种疾病中的表达被错误调节⁷²和神经变性⁷³例如，miR-101以EZH2为靶点进行降解，并在几种癌症中下调，导致EZH2表达增加，从而导致H3K27me3水平升高，肿瘤抑制基因表达降低^61,74miR-101的再表达导致H3K27me3降低，并抑制集落形成和癌细胞增殖^61,74miR-143在结直肠癌细胞中的表达⁷⁵以及肺癌细胞中的miR-29家族⁷⁶DNMT3A、DNMT3A和B水平分别降低，导致细胞生长和集落形成减少。用5-Aza-CdR和4-苯基丁酸处理细胞导致miR-127活化，进而下调膀胱癌细胞中BCL6癌基因⁷⁷事实上，单用5-Aza-CdR治疗就足以激活miR148a、miR34b/c和miR-9，这是一组具有转移抑制活性的miRNAs⁷⁸除了使用表观遗传药物诱导异常抑制的miRNA外，替代基因治疗也可能有助于重建miRNA表达。克隆单个或多组人类miRNAs产生的病毒载体已成功用于肝癌小鼠模型的临床前检测，在该模型中，腺相关病毒（AAV）表达miR-26a导致细胞凋亡和癌细胞增殖抑制，且无毒性⁷⁹与传统的RNAi相比，microRNA基因治疗有一个优点，即它不太可能产生强烈的I型干扰素反应，因为双链RNA不引入细胞，而且AAV载体的免疫原性低于用于基因转移的前几代病毒载体⁸⁰.

最近开发的锁定核酸（LNA）修饰硫代磷酸寡核苷酸技术可以靶向异常高表达的miRNAs。与未经修饰的寡核苷酸相比，锁核酸修饰的寡聚核苷酸在其化学组成中包含一个额外的桥，从而提高了稳定性。使用这些LNA修饰的硫代磷酸寡核苷酸可以生成miRNAs，以生成LNA抗miRs，该抗miR可以系统传递。在灵长类动物的临床前检测中，静脉注射补充miR-122 5′端的LNA-antimiR可拮抗该miRNA的肝脏特异性表达，且无毒性⁸¹基于这些有希望的结果，目前正在进行第一阶段试验。LNA-antimiRs可用于靶向其他疾病中异常表达的miRNAs，如癌症。例如，与非癌性肺组织相比，miR-155在肺腺癌中上调，miR-155表达较高的患者的存活率低于miR-155表达较低的患者，这表明miR-155是LNA抗miR治疗的一个有前途的靶点(表1)⁸²其他几种miRNA在癌症中上调，理论上可以用作LNA-抗miR靶点。例如，miR-21在几种癌症（肺癌、乳腺癌、结肠癌、胃癌和前列腺癌、内分泌胰腺癌、胶质母细胞瘤和胆管癌）中上调，并靶向肿瘤抑制因子PTEN(表1)⁸³因此，miRNAs可以改变表观遗传机制，也可以受表观遗传改变的调控，创造一种高度可控的反馈机制，使其成为表观遗传治疗的合适靶点，也可能是表观遗传药物本身。

靶向miRNA的一个独特优势是一个miRNA能够调节多个靶基因和多个细胞过程。这样，如果一个或几个miRNAs的水平在病理状态下发生了变化，那么可能会改变几个不同的途径。与其尝试在多个途径中识别和直接靶向蛋白质，不如更有效地恢复失调miRNA的生理水平和功能。这种临床潜力突出了更好地了解健康和疾病组织中miRNA谱的重要性，以便制定更好的治疗策略。此外，针对过活性途径不同步骤的多个miRNAs可以结合使用，以提高疗效，并允许针对个别患者定制治疗方案。虽然基于miRNA的治疗的独特成分提供了许多好处，但还需要进行额外的研究，以确定最佳的递送方法，并提高miRNA的稳定性，以确保疗效。

表观遗传学综合疗法

单个组织中存在多个表观遗传畸变、产生耐药性的能力以及在不同生物学阶段发现共同的基因组受不同的表观遗传机制调节，这些都表明了组合疗法的必要性，并突显了其潜在的成功性。结合表观遗传疗法来提高疗效已经进行了25年多了^84,85并根据目标显示了加性和协同效应^6,44广泛的工作已经评估了DNMT和HDAC联合抑制的临床益处，并在其他地方发表了全面的综述^{1,39,46,86,87}最近的一项II期多中心研究检查了高危MDS患者中5-Aza-CR和HDAC抑制剂VPA的联合使用，发现VPA的治疗水平可能会增加5-Aza-CR的疗效²³DNMT和HDAC抑制剂的序贯给药证明对血液恶性肿瘤患者具有临床疗效^46,86然而，其他研究发现，在接受5-Aza-CR和entinostat治疗的MDS和AML患者中，基线甲基化水平或甲基化逆转与阳性临床结果之间没有相关性⁸⁸DNMT和HDAC联合治疗的临床疗效背后的机制仍存在争议，进一步研究反应性的潜在遗传或表观遗传决定因素将有所帮助。除了诱导癌细胞凋亡外，另一种治疗方法是诱导癌细胞分化。为此，在急性髓细胞白血病或高危骨髓增生异常综合征患者中，5-Aza-CR和VPA治疗后再加上全反式维甲酸治疗，导致近一半接受治疗的患者出现整体低甲基化和组蛋白乙酰化，并出现临床反应⁸⁹.

虽然以组蛋白去甲基化酶为靶点仍处于初级阶段，但单独进行早期临床前研究（如上所述）并结合其他表观遗传治疗是有希望的。SFRP2（Wnt信号负调控因子）表达被重新建立在体外和体内在人类结肠癌模型中，LSD1和DNMT的抑制导致已建立肿瘤的显著生长抑制⁵⁵有趣的是，除了组蛋白残基之外，LSD1还可以去甲基化DNMT1，从而使用单一化合物同时靶向组蛋白甲基化和DNA甲基化。HDAC抑制剂Panobinostat的联合治疗进一步增强了DZNep对EZH2水平的降低，导致培养AML细胞和小鼠模型中p16、p21、p27和FBX032的表达和凋亡增加⁹⁰因此，虽然针对组蛋白甲基化和去甲基化酶的临床试验目前尚未进行，但这是一个积极的研究领域，前景广阔。

表观遗传和细胞毒性治疗

常规化疗可快速诱导癌细胞死亡。然而，通过表观遗传和DNA修复机制可以建立对标准化疗的耐药性²²因此，表观遗传疗法可以与更传统的疗法相结合，以诱导反应性或克服对细胞毒疗法的耐药性。用表观遗传药物进行预处理可以逆转表观遗传改变，使耐药恢复化疗敏感性。例如，5-Aza-CR治疗可以逆转DNA甲基化，从而克服导致化疗耐药的基因沉默⁹¹另一方面，甲基化诱导的DNA修复基因沉默（即MGMT）与化疗的阳性临床反应相关。因此，DNA甲基化抑制剂和化疗的联合是否成功，可能取决于单个肿瘤的表观遗传学特征。HDAC抑制剂vorinostat联合卡铂和paclitaxil治疗的未经治疗的非小细胞肺癌患者的临床结果非常有希望，这足以保证进行第二阶段研究，该研究也显示出良好的结果(表2)^92,93.

结论/观点

表观遗传治疗已被确立为一种治疗多种恶性肿瘤的成功方法。DNMT和HDAC的抑制是美国食品药品监督管理局批准的两种癌症治疗方法。虽然DNMT和HDAC抑制的治疗益处背后的机制尚未完全理解，但结合基因组测序和表达数据的正在进行的和未来的研究可能为理解反应性背后的机制提供关键。此外，组蛋白除了甲基化和乙酰化外，还可以被磷酸化、泛素化和琥珀酰化，但这些修饰在疾病背景下的研究还不太深入，可能提供额外的治疗靶点。

表观遗传治疗中的一个重要挑战是确定哪些基因是驱动因素（即，发生疾病时表观遗传沉默所必需的基因组）和乘客（即，由于表观遗传机制的异常活动而表观遗传静默的基因组，但不一定是疾病发生所必需的）。高通量技术的最新进展，如全基因组测序，结合RNA分析、染色质免疫沉淀（ChIP）或亚硫酸氢盐转化，导致了大量数据的产生，这些数据可以整合起来，形成对各种疾病状态常见和特定的表观遗传改变的全面理解。吸收这些大数据集可能有助于识别因果关系和仅仅相关的表观遗传改变。因此，未来可能会使用高通量技术对患者进行筛查，并通过驱动基因的表观遗传改变进行分类，从而使用个性化靶向治疗。

目前，表观遗传疗法已成功应用于临床治疗血液系统恶性肿瘤，但在治疗实体癌方面几乎没有取得成功(表2)^94-97。最初的临床试验使用的治疗方案后来发现不太理想，导致少数病例出现阳性临床反应。除了根据分子特征对肿瘤类型进行分型外，采用最近制定的给药和治疗方案可能会提高实体瘤表观遗传学治疗的疗效。此外，实体瘤是异质性细胞群，通常由处于不同分化阶段的细胞组成，因此，确定这些细胞中哪些具有表观遗传改变，并确保治疗药物保持稳定，能够穿透细胞团到达受影响的细胞，从而增加临床成功的可能性。

表观遗传学对正常发育和疾病的重要贡献的认识为药物发现和治疗开辟了一条不断扩大的新途径。表观遗传学疗法可以与传统疗法相结合，开发个性化的治疗方法，用于转化无反应的肿瘤，并可以允许较低的剂量，这可以限制治疗的副作用，提高生活质量和治疗依从性。

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