1、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 200240 2.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（histone deacetylasea）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
2、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
3、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。 1 HDAC 的生物学功能及分类 组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases，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
4、、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、和类 HDACs 拥 有相似的组成结构，均以Zn2+作为酶的辅基，而类HDACs 的辅基是NAD+ 1 。 2 HDAC 和肿瘤 恶性肿瘤发生的原因从根本上说是
5、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HDAC12或结肠
6、癌细胞中的HDAC123， 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 33 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
7、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） Merck Pan-HDAC 皮肤T 细胞 淋巴瘤 2006 年 上市 Romidepsi n（FK-228， Depsipeptide） Celgene HDA
8、C1/2 皮肤T 细胞 淋巴瘤 2011 年 上市 belinostat （PXD101） Curagen HDAC1/2 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 HDAC1/2/3/1 0 外周T 细胞 淋巴瘤 2015 年 上市 Panobinostat （Farydak， LBH589） Novartis HDAC（MOLT-4 cells） 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
9、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 5 nM（IC50=0.1M），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882016 年 1
10、 月 第 3 期 医药制剂 医药卫生 （IC501M）。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 -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 2.5M。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
11、 HDAC1 最有效，分子水平 试验中IC50为 0.11 nM，对HDACs 2，4，10，和11适度有 效，IC50分别为0.33 nM，0.64 nM，0.46 nM 和0.37 nM， 比作用于HDACs 3，5，8，和9选择性强30 倍；对HDACs 6 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 246 nM，具有广谱抗 肿瘤细胞增殖活性，其效果优于 Vorinostat，R306465， Panobinostat，CRA-24781，和 Mocetinost
12、at。 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10 mg/kg腹腔注射或 40 mg/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
13、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
14、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
15、，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 1Wittt，DeubzerHE，MildeT，etal.HDACJ.家族：癌症 相关的标志物，2011（1）：8-21. 2Krusche CA，WulfingP，Kerstin
16、gC，et al.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. 3WestAC，JohnstoneRW.新型的HDAC抑制剂治疗癌症J. 临床调查杂志，2014，124（1）：3O-39. 4SantoL，etal.Blood，2012，119（11）：2579-2589. 5ArtsJ，etal.肿瘤临床，2009，15（22）：6841-6851. 6SthmerT，etal.BrJHaematol2010，149（4）：529-536. 7Stadler WM， MargolinK， FerberS， MccullochW， Thompson JA.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. 8LinJH.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.
