表观遗传修饰在癌症发展中起着重要作用，因为它调节染色质结构和基因表达，并决定细胞如何以协调的方式对环境信号做出反应。由于外部因素（如毒素、营养、压力等）或内部因素（如遗传、衰老等）导致的表观遗传机制失调，可以改变基因组的结构和稳定性，导致诱变，解除与维持细胞周期有关的基因的表达，并改变所有癌症阶段的染色质重塑。由于与基因突变不同，表观遗传畸变具有潜在的可逆性，因此重编程癌症表观基因组已成为癌症治疗和耐药性可逆性的有前途的靶向疗法之一。

 靶向癌症表观基因组的疗法可分为两大类：广谱重编程器和窄谱重编程器。广谱重编程因子包括 DNA 甲基转移酶 （DNMT）、组蛋白去乙酰化酶 （HDAC） 以及溴结构域和末端基序蛋白 （BET） 抑制剂。这些药物会导致全基因组癌症特异性基因表达改变。相比之下，靶向赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1（LSD1）、zeste同源物2（EZH2）增强子、DOT1样组蛋白赖氨酸甲基转移酶（DOT1L）的窄谱表观遗传修饰剂，可实现对表观遗传调控蛋白的精确抑制。一般来说，将乙酰基或甲基添加到组蛋白或 DNA 中的酶被称为“写入器”，而去除组蛋白标记的酶被称为“擦除器”。识别组蛋白和DNA修饰的蛋白质是染色质的“阅读器”。

 DNA甲基化会影响基因的转录，而不会改变DNA序列。在真核生物DNA中，胞嘧啶被甲基化，然后通过DNMTs转化为5-甲基胞嘧啶。特定区域的高甲基化，如抑癌基因的CpG岛，在许多类型癌症的致癌作用中起着重要作用。主要有3种DNMT——DNMT1、DNMT3A和DNMT3B。DNMT1 主要参与维持 DNA 复制过程中预先存在的甲基化模式。DNMT3A和DNMT3B参与促进以前未甲基化的位点的从头DNA甲基化。肿瘤发生通常涉及所有3种DNMT之间的相互作用。DNMT 抑制剂作为胞苷类似物起作用，诱导 DNA 甲基化丢失。有两大类低甲基化剂，核苷类似物（如掺入 DNA 和 RNA 的 5-氮杂胞苷和掺入 DNA 的 5-氮杂-2′-脱氧胞苷或地西他滨）和不需要掺入 DNA 的反义 DNA 甲基转移酶抑制剂（如 MG98）。阿扎胞苷掺入DNA和RNA的能力可以在静息和分裂细胞中产生广泛的生物学效应[17]。DNMT抑制剂已被证明在靶向白血病细胞中的DNA甲基化方面特别有效。

 组蛋白修饰通过赖氨酸残基的乙酰化发生。组蛋白乙酰转移酶 （HAT） 和组蛋白去乙酰化酶 （HDAC） 这两个酶家族以相反的方式运作。HATs 在组蛋白的氨基末端尾部乙酰化赖氨酸，导致染色质结构松弛并促进基因激活。相反，HDACs从高乙酰化组蛋白中去除乙酰基，使染色质浓缩和转录沉默。根据其结构和功能，HDAC酶分为四类：I类（HDAC 1-3和8）、IIa（HDAC 4、5、7、9）、IIb（HDAC 6、10）、III（Sir-2相关—SIRT1-7）和IV类（HDAC 11）。 I类HDAC蛋白主要位于细胞核中，而II类HDAC的表达方式受组织限制性更强。IV类HDAC与I类和II类HDAC具有显著的同源性，但不具有核定位信号，其功能在很大程度上是未知的。HDACs是调节基因表达、分化和发育以及维持细胞稳态的关键元件。HDAC抑制导致整体基因上调（潜在的抑癌基因），并导致肿瘤细胞生长、凋亡和抗血管生成停滞。此外，HDAC促进伸长因子与乙酰化启动子和增强子的结合，以实现有效的伸长。因此，HDAC抑制剂阻断基因伸长并抑制基因表达，特别是在高表达基因（癌基因）中。

 已知BET蛋白可识别染色质中的乙酰化赖氨酸。BET蛋白家族包括BRD2、BRD3、BRD4和睾丸特异性BRDT。溴结构域可以特异性结合组蛋白的乙酰化赖氨酸残基，并通过募集其他蛋白参与组蛋白修饰、染色质重塑和转录激活。BRD2 和 BRD3 促进 RNA Pol II 的传代，从而通过高乙酰化核小体拉长 DNA 转录本。BRD4增强了正转录延伸因子b（P-TEFb）的募集，导致启动子-近端区域转录延伸暂停释放Pol II。特别是，BRD4表达异常通过介导与细胞增殖促进基因相关的染色质的过度乙酰化来促进癌变。抑制BRD4在急性髓系白血病（AML）小鼠模型中具有抗白血病作用，并揭示了AML的潜在表观遗传学靶点。此外，BRD4和BET蛋白还调节增强子（可与转录因子结合的DNA短区域，以增强特定基因的转录）功能，特别是驱动癌基因表达的大簇增强子（超级增强子），如BCL-2和c-MYC 。 有趣的是，NUT（睾丸中的核蛋白）与BRD4或BRD3（BRD4-NUT或BRD3-NUT）的致病性融合产物会导致NUT中线癌（NUT midline carcinoma， NMC），这是一种罕见但分化低且高度侵袭性的鳞状细胞谱系癌症，起源于中线结构。使用小分子抑制剂阻断BET溴结构域导致c-MYC驱动的转录网络的选择性抑制。

 除了对DNA或组蛋白的表观遗传修饰外，在真核生物RNA中也观察到甲基化，包括信使RNA（mRNA）、microRNA（miRNA）和长链非编码RNA（lncRNA）等。甲基化修饰影响RNA加工、核输出、翻译启动和降解。特别是，N6-甲基腺苷（M6A）mRNA的修饰最为丰富，其发生在G（m6A）C主要和A（m6A）C在较小程度上。 m6A 由甲基转移酶样蛋白 3 （METTL3）、甲基转移酶样蛋白 14 （METTL14） 和其他辅助亚基组成的多蛋白写入物复合物安装。m6修饰是可逆的，可以被ALKBH5（alkB同源物5）和FTO（脂肪质量和肥胖相关蛋白）蛋白擦除。此外，METTL3和METTL14也被确定为miRNA腺苷甲基化的关键参与者，而FTO被认为是miRNA腺苷去甲基化的关键参与者。m6A reader 蛋白可以特异性地与 m 结合6A转录并调节mRNA的代谢。例如，YTHDF2（YTH 结构域家族 2）与 m 结合6mRNA中的A并靶向mRNA降解，而YTHDF1、YTHDF3和真核起始因子3（eIF3）促进mRNA转录本的翻译。表明在AML、肾细胞癌、非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer， NSCLC）和胃癌等不同癌症类型中具有潜在的致癌作用。研究表明，AML细胞系和原代白血病母细胞中METTL14或METTL3的缺失导致诱导分化。 此外，METTL3还与多种细胞信号通路有关，包括肿瘤发生、增殖、侵袭、迁移、细胞周期、分化和细胞活力。目前，多种METTL3抑制剂正在研究用于AML和实体瘤的治疗，并在不久的将来等待临床试验。

 LSD1（赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1，也称为KDM1A）是首次发现的组蛋白赖氨酸去甲基化酶，能够擦除组蛋白H3上的单甲基和二甲基染色质标记，主要在赖氨酸4和9（H3K4和H3K9）上。它还可以去甲基化非组蛋白，包括DNMT1和TP53。此外，LSD1是抑制性和激活性组蛋白修饰复合物的多功能亚基，因此可以以上下文依赖性方式充当转录抑制因子或激活因子。LSD1调节干细胞自我更新和分化之间的平衡，在混合谱系白血病（MLL）重排白血病中，LSD1抑制已被证明可以下调一些白血病相关基因的表达，并引起细胞凋亡和细胞分化。此外，LSD1在各种实体瘤中过表达，包括前列腺癌、乳腺癌、肺癌和结直肠癌以及神经母细胞瘤。LSD1的药理抑制导致体外和体内的增殖、分化、侵袭和迁移受到抑制。因此，LSD1抑制剂可能是多种癌症中有前途的潜在治疗选择。最近，研究表明，LSD1抑制剂通过促进肿瘤富集的干细胞样细胞的分化，对小细胞肺癌（SCLC）的作用特别强大。

 已经发现了几个组蛋白甲基转移酶（HMT）家族，可催化组蛋白H3和H4中特定赖氨酸残基的甲基化。与其他组蛋白修饰不同，组蛋白修饰仅指定活性或抑制的染色质状态，而组蛋白赖氨酸甲基化则根据其位置和甲基化状态赋予活性或抑制性转录。EZH2（zeste 同源物 2 的增强子）是一种组蛋白甲基转移酶，也是多梳抑制复合物 2 （PRC2） 的催化组分，可催化组蛋白 H3 在赖氨酸 27 （H3K27me3） 位点的三甲基化，以促进转录沉默。通过调节关键基因表达，EZH2促进癌细胞的存活、增殖、上皮间充质转化（EMT）、侵袭和耐药性。EZH2在淋巴瘤中被突变（功能获得）激活，而EZH2过表达与几种实体瘤（包括前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌、子宫内膜癌和黑色素瘤）的侵袭性和较差的临床结局有关。使用EZH2抑制剂在携带EZH2激活突变的细胞系中显示出选择性杀伤作用。几项研究还发现EZH2在转录激活中具有PRC2非依赖性功能，涉及雄激素受体（AR）、雌激素受体（ER）和Wnt信号转导的转录）。

 端粒沉默干扰因子1（DOT1）是一类新型的HMT，首次被发现可失调酵母端粒附近的基因沉默。DOT1 样 （DOT1L） 是已知的唯一一种在哺乳动物的组蛋白 H3 赖氨酸 79 （H3K79） 上沉积单甲基、二甲基和三甲基标记的甲基转移酶。它参与正常细胞的转录、分化和增殖的调节。DOT1L已被证明对MLL融合蛋白在AML中的转化至关重要。 临床前模型表明，MLL驱动的白血病对抑制DOT1L活性特别敏感，并且DOT1L抑制剂已被证明可以特异性降低白血病细胞中H3K79甲基化标记和MLL融合靶基因的表达。此外，最近的一项研究证明了 DOT1L 在不隐藏 MLL 易位的乳腺癌中的作用。DOT1L通过靶向EMT促进因子的基因表达，在乳腺癌的发生和发展中发挥重要作用，表明DOT1L是侵袭性乳腺癌的治疗靶点。虽然临床前研究显示DOT1L抑制剂具有良好的活性，但DOTlL抑制剂pinometostat在复发或难治性白血病成人和儿童患者中的I期研究显示临床反应有限。

 编码三羧酸 （TCA） 循环酶的基因突变会破坏细胞代谢并改变表观遗传学景观。例如，IDH1/2 酶在 TCA 循环中将异柠檬酸代谢为 α-酮戊二酸 （α-KG）。α-KG 是 α-KG 依赖性双加氧酶的辅助因子，包括 DNA 去甲基化酶的 10-11 易位 （TET） 家族和组蛋白去甲基化酶的 Jumonji 家族。TET家族的DNA甲基化酶作用于甲基化的DNA序列，将5-甲基胞嘧啶（5mC）转化为5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）、5-甲酰基胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC），最终将去除甲基并确保细胞中正确的DNA甲基化。IDH1/2突变存在于多种癌症类型中，包括AML、神经胶质瘤、软骨肉瘤和肝内胆管癌。 IDH 突变（功能获得）导致 α-KG 进一步加工为 2-羟基戊二酸 （2-HG）。这导致“肿瘤代谢物”2-HG的产生，其抑制DNA去甲基化酶的TET家族和组蛋白去甲基化酶的Jumonji家族[94]并促进肿瘤发生。2-HG在白血病细胞中的积累导致DNA和组蛋白甲基化增加，并导致细胞分化受阻。 几种IDH1和IDH2小分子抑制剂均已证明可降低2-HG水平并可分化携带特定IDH突变的白血病细胞。这些效应还与DNA甲基化/组蛋白修饰状态的全局变化有关，表明表型效应在某种程度上继发于白血病细胞中转录程序的重新布线。

注：CTCL 皮肤T细胞淋巴瘤，DNMT-1 DNA去甲基转移酶-1，DNMTi DNA甲基转移酶抑制剂，FL 滤泡性淋巴瘤，HDACi 组蛋白去乙酰化酶抑制剂，IDH 异柠檬酸脱氢酶，MDS 骨髓增生异常综合征，MM 多发性骨髓瘤，PTCL 外周T细胞淋巴瘤，CTCL 皮肤T细胞淋巴瘤

由于表观遗传单一疗法的疗效有限，以及癌症中表观遗传修饰的复杂性，许多试验正在研究实体瘤的联合疗法。最近的临床试验包括表观遗传修饰剂组合以及表观遗传因子与细胞毒性化疗、激素疗法和免疫检查点抑制剂 （ICI） 的组合。

 临床前研究表明，DNMT抑制剂可增强HDAC抑制剂诱导的癌细胞凋亡，表明DNMT与HDAC抑制剂联合使用具有潜在的协同作用。一项关于阿扎胞苷和恩替司他治疗NSCLC的I/II.期试验取得了一些有希望的结果，且疗效持久。该试验纳入了经过大量预处理的患者，这些患者之前接受过三种治疗的中位数。1 例完全缓解 （CR） 持续 14 个月，1 例 PR 持续 8 个月，10 例 SD 患者持续至少 12 周，观察到临床疗效。其中一名患者病情稳定 18 个月，另一名患者病情稳定 14 个月。在这项试验中，某些患者的长期临床益处促使进行了一项相关的生物标志物研究，以预测治疗反应。该研究收集并检查了治疗前（第 0 天）和 1 个治疗周期后（第 29 天）收集的患者血浆中循环 DNA 中的启动子甲基化状态。其中，26 名患者中有 10 名患者在治疗的前 4 周内表现出与基线相比甲基化减少。与无甲基化变化（“甲基化特征”-阴性）的患者相比，有甲基化变化（“甲基化特征”-阳性）的患者有更高的反应率和总生存期的改善。甲基化特征阳性队列的中位OS和PFS为10.42个月，而甲基化特征阴性队列的中位OS和PFS为6.54个月（P=0.035）。这表明表观遗传学疗法在 NSCLC 中的潜在作用，以及生物标志物在预测患者反应和获益方面的重要作用。

 临床前研究表明，DNMT和HDAC抑制剂与化疗联合使用时具有最大的疗效，以试图使癌症对标准细胞毒性药物重新敏感。 当与DNMT和/或HDAC抑制剂联合使用时，对化疗药物的获得性耐药可能会逆转，尤其是在卵巢癌中。低剂量地西他滨联合卡铂在复发性铂耐药卵巢癌患者中进行了 I 期试验。低剂量地西他滨具有耐受性，并在 DNA 低甲基化中显示出生物活性。然而，临床获益适中。另一项 II 期随机研究比较了瓜地西他滨联合卡铂与铂类化疗在铂耐药卵巢癌患者中的二线化疗。它未达到主要终点，两组之间的中位PFS和OS均无差异。 同样，一项I.期试验纳入了既往暴露于伊立替康的转移性结直肠癌患者，瓜地西他滨联合伊立替康显示出适度的临床活性，且疾病稳定是最佳反应。需要注意的是，表观遗传学药物与细胞毒性化学疗法联合使用的挑战包括需要减少表观遗传学药物剂量的附加毒性的副作用。此外，化学疗法会导致 G1/S 细胞周期停滞，这可能会干扰低甲基化剂掺入 DNA 和 RNA 中。

 总之，表观遗传学药物代表了不需要现有DNA突变的“基因组药物”。鉴于实体瘤的广泛多样性，表观遗传疗法具有吸引力，因为它具有靶向和改变癌症基因组功能的潜力。癌细胞很可能利用表观遗传调节来激活癌细胞存活的细胞通路，包括耐药性和免疫监视。因此，在适当的背景下，表观遗传学试剂在未来可能具有巨大的治疗潜力。继续进行基础研究以更好地确定潜在机制并将这些发现转化为新型表观遗传学制剂的临床试验，并通过探索癌症中的预测生物标志物来优化组合方法至关重要。

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