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前言

遺傳和表觀遺傳變化都是癌癥發(fā)生、腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的重要因素。從廣義上講，癌癥的發(fā)病率與生物／遺傳年齡直接相關(guān)。DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，在生命周期中不斷變化，是“表觀遺傳衰老”過程的重要組成部分。值得注意的是，最近的研究已經(jīng)證實(shí)表觀遺傳衰老在腫瘤發(fā)生中起主要作用。

表觀遺傳學(xué)改變通過影響廣泛組織學(xué)中的多種致癌基因與抑癌基因途徑，以及通過影響免疫細(xì)胞（如T細(xì)胞和NK細(xì)胞）的激活、分化和功能從而促進(jìn)癌癥的發(fā)生。事實(shí)上，最近的一項(xiàng)研究表明，正是組織環(huán)境誘導(dǎo)的表觀遺傳編程啟動(dòng)了腫瘤發(fā)生，這些發(fā)現(xiàn)為表觀遺傳藥物的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)，不僅可以作為癌癥治療藥物，還可以用于預(yù)防癌癥，因?yàn)樗鼈兛梢詤f(xié)同靶向“正常”細(xì)胞，包括免疫細(xì)胞和癌前細(xì)胞。

基于表觀遺傳學(xué)的治療旨在調(diào)節(jié)影響免疫細(xì)胞、其他正常細(xì)胞和／或癌細(xì)胞中各種信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄編程，從而影響這些細(xì)胞群體的命運(yùn)。表觀遺傳藥物是作用于細(xì)胞表觀基因組以發(fā)揮其功能的化學(xué)物質(zhì)，這些藥物包括DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）、DNA去甲基酶、組蛋白去乙�；�酶（HDAC）、組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HATs）、組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（HMT）、組蛋白去甲基酶（HDMs）和其他相關(guān)酶的抑制劑。此外，microRNA（miRNA）和長非編碼RNA（lncRNAs）也是多種關(guān)鍵生物過程的重要表觀遺傳介質(zhì)，包括致癌和免疫反應(yīng)，這是有效癌癥治療的兩個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)。

表觀遺傳途徑

DNA甲基化

DNA甲基化作為一種主要的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記，可通過有絲分裂遺傳，并參與穩(wěn)定基因轉(zhuǎn)錄抑制，尤其是當(dāng)其位于哺乳動(dòng)物基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近時(shí)。研究的最深入的DNA共價(jià)修飾是5－甲基胞嘧啶（5mC），這是一種由DNMT催化的標(biāo)記。

在哺乳動(dòng)物基因組中，5mC主要存在于CpG二核苷酸中，人類基因組中2800萬CpG二核苷酸中70–80％的CpG被甲基化。在哺乳動(dòng)物中，發(fā)現(xiàn)了三種活躍的DNMT，分別命名為DNMT1、DNMT3a和DNMT3b。

組蛋白乙�；�

組蛋白可以經(jīng)歷多種形式的翻譯后修飾（PTMs），包括乙�；�、甲基化、磷酸化、泛素化以及ADP核糖基化、磺�；�和瓜氨酸化。這些組成所謂的“組蛋白密碼”，調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、重塑酶的募集和基因活動(dòng)的調(diào)節(jié)。

組蛋白賴氨酸殘基的乙�；�影響基因組的組織和功能。組蛋白H3和H4的乙�；�由兩組酶決定：HATs和組HDAC。這兩組酶決定組蛋白的乙�；癄顟B(tài)，并以可逆方式工作。

在人類中，有18種HDAC酶分為四類：Rpd3樣蛋白的I類（HDAC1、HDAC2、HDAC3和HDAC8）；類Hda1蛋白的II類（HDAC4、HDAC5、HDAC6、HDAC7、HDAC9和HDAC10）；Sir2樣蛋白的III類（SIRT1、SIRT2、SIRT3、SIRT4、SIRT5、SIRT6和SIRT7）和第四類蛋白質(zhì)（HDAC11）。這些酶及其在癌癥中的功能已被廣泛研究。

組蛋白甲基化

組蛋白甲基化是表觀遺傳修飾的第三種主要類型。為了完成這一可逆過程，涉及兩大類催化甲基加成的酶：蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（PRMT）和組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（HKMT）。癌癥環(huán)境中的關(guān)鍵賴氨酸和精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶包括zeste同源物2（EZH2）、G9a、DOT1L以及PRMTs 1和5。另一組稱為組蛋白去甲基酶的酶逆轉(zhuǎn)這一過程。

組蛋白磷酸化

磷酸化是另一種高度動(dòng)態(tài)的組蛋白PTM形式。它發(fā)生在絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基上，主要發(fā)生在組蛋白N端尾部，受激酶和磷酸酶的競爭作用控制。作為“組蛋白代碼”的重要組成部分，PTM在DNA損傷修復(fù)、染色質(zhì)致密化、轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及包括腫瘤發(fā)生和癌癥進(jìn)展在內(nèi)的一系列生物學(xué)過程中起著關(guān)鍵作用。

腫瘤微環(huán)境的表觀遺傳調(diào)節(jié)

腫瘤微環(huán)境（TME）由多種細(xì)胞類型組成。除腫瘤細(xì)胞外，TME還包含多種非上皮細(xì)胞類型，包括構(gòu)成血管系統(tǒng)的細(xì)胞（內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞）、參與免疫監(jiān)測的細(xì)胞（淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞）以及基質(zhì)細(xì)胞（即成纖維細(xì)胞），這些細(xì)胞在細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）中，分泌一系列可擴(kuò)散生長因子、細(xì)胞因子和趨化因子。人們早就認(rèn)識(shí)到，癌癥發(fā)生促進(jìn)以促血管生成生長因子表達(dá)、ECM表達(dá)改變、成纖維細(xì)胞增殖加速和炎性細(xì)胞浸潤增加為特征的基質(zhì)變化。

TME的表觀遺傳改變控制著組織缺氧狀態(tài)，并在細(xì)胞對(duì)缺氧的反應(yīng)和癌細(xì)胞代謝中起著關(guān)鍵作用。表觀遺傳調(diào)控因子可與缺氧誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子（HIF）家族基因協(xié)同工作，在HIF依賴性啟動(dòng)后很長時(shí)間內(nèi)維持缺氧適應(yīng)的細(xì)胞表型。表觀遺傳變化穩(wěn)定HIF與其轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)的結(jié)合，從而影響直接HIF反式激活后的組蛋白去甲基化酶活性，并最終導(dǎo)致缺氧TME中組蛋白修飾和DNA甲基化的整體模式，JMJD1A表達(dá)的低氧上調(diào)作為信號(hào)放大器促進(jìn)低氧基因表達(dá)，最終促進(jìn)腫瘤生長。

巨噬細(xì)胞是TME中的關(guān)鍵固有免疫細(xì)胞，它們在TME中調(diào)節(jié)原發(fā)性腫瘤生長、血管生成、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和腫瘤對(duì)介入治療的反應(yīng)。在巨噬細(xì)胞中，缺氧減弱了Jumonji組蛋白去甲基化酶活性的表達(dá)，導(dǎo)致組蛋白H3K9甲基化增加和趨化因子表達(dá)降低，從而導(dǎo)致TME內(nèi)免疫景觀的變化。

免疫細(xì)胞的表觀遺傳調(diào)節(jié)

表觀遺傳機(jī)制在免疫細(xì)胞分化和功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用，確保在不同組織微環(huán)境條件下免疫細(xì)胞中恰當(dāng)?shù)幕�因表達(dá)模式。重要的是，表觀遺傳機(jī)制在TME內(nèi)的免疫細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞類型中起著決定性作用。

固有免疫細(xì)胞（髓系細(xì)胞和NK細(xì)胞）

髓系細(xì)胞在適應(yīng)性免疫系統(tǒng)識(shí)別癌細(xì)胞中發(fā)揮重要作用，并協(xié)調(diào)炎癥和保護(hù)性抗腫瘤免疫反應(yīng)的啟動(dòng)。這些細(xì)胞包括粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、DC和MDSC。

DC細(xì)胞啟動(dòng)并協(xié)調(diào)針對(duì)感染和疾病的適應(yīng)性免疫反應(yīng)，它們是免疫記憶和免疫耐受發(fā)展的核心。樹突狀細(xì)胞迅速整合來自其組織微環(huán)境的信號(hào)，并相應(yīng)地對(duì)這些信號(hào)作出反應(yīng)，這種動(dòng)態(tài)變化依賴于DC細(xì)胞染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的表觀遺傳變化。

在巨噬細(xì)胞中，其功能極化狀態(tài)需要對(duì)靶基因表達(dá)進(jìn)行精確的時(shí)間和情境調(diào)節(jié)。在M1和M2極化期間，表觀遺傳變化在改變細(xì)胞信號(hào)和特征基因圖譜中發(fā)揮作用。

MDSCs在腫瘤形成過程中被誘導(dǎo)，它們介導(dǎo)有效的腫瘤促進(jìn)活動(dòng)。研究表明，在腫瘤相關(guān)培養(yǎng)基存在的情況下，MDSCs的基因組中存在廣泛的去甲基化和某些特殊位點(diǎn)的DNA甲基化，這些和免疫抑制特征的特異性基因增加有關(guān)。此外，許多研究表明，組蛋白修飾的表觀遺傳途徑調(diào)節(jié)MDSCs的各個(gè)方面。例如，HDAC11是一種新的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子，在腫瘤相關(guān)的MDSC中調(diào)節(jié)細(xì)胞的擴(kuò)增和功能。

NK細(xì)胞在免疫監(jiān)視和消除應(yīng)激、感染或轉(zhuǎn)化細(xì)胞方面發(fā)揮著重要作用。對(duì)于NK細(xì)胞，H3K4me3去甲基化酶Kdm5a是細(xì)胞激活所必需的。此外，慢性刺激的NK細(xì)胞在被腫瘤靶點(diǎn)重新激發(fā)時(shí)表現(xiàn)出功能紊亂，這些無能的NK細(xì)胞表現(xiàn)出特定的表觀遺傳重編程模式，DNA甲基化發(fā)生全基因組改變。

CD4＋T細(xì)胞

表觀遺傳學(xué)機(jī)制在Th1和Th2細(xì)胞的細(xì)胞分化和功能中起著關(guān)鍵作用。STAT4和STAT6轉(zhuǎn)錄因子在輔助性T細(xì)胞分化過程中的表觀遺傳修飾和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中起著調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)，STAT4在促進(jìn)活躍的表觀遺傳標(biāo)記方面具有更為顯著的作用，而STAT6在對(duì)抗抑制性標(biāo)記方面具有更為顯著的作用。

對(duì)于T濾泡輔助細(xì)胞（Tfh）細(xì)胞，已經(jīng)證明VHL－HIF－1α軸在通過糖酵解表觀遺傳重編程啟動(dòng)Tfh細(xì)胞發(fā)育過程中起著重要作用。EZH2是一種HMT，催化H3K27me3并主要通過HMT活性影響Th1、Th2和Treg細(xì)胞。研究表明，EZH2敲除會(huì)損害Tfh分化和轉(zhuǎn)錄編程的激活。

Treg細(xì)胞

Treg細(xì)胞的發(fā)育嚴(yán)重依賴于FoxP3，F(xiàn)oxP3的表達(dá)是最佳Treg抑制活性所必需的，過去幾十年的研究表明，增強(qiáng)子區(qū)CpG島的DNA甲基化控制著T細(xì)胞中FoxP3的表達(dá)。此外，TET－甲基胞嘧啶雙加氧酶對(duì)Treg細(xì)胞的功能穩(wěn)定性也至關(guān)重要。一系列研究證明了TET在維持Treg細(xì)胞中穩(wěn)定的FoxP3表達(dá)中的關(guān)鍵作用。

EZH2在Treg細(xì)胞中的重要性也得到了證實(shí)。EZH2對(duì)Treg的分化和T效應(yīng)細(xì)胞的擴(kuò)張都至關(guān)重要，通過遺傳或藥理學(xué)手段破壞Treg細(xì)胞中的EZH2活性，導(dǎo)致腫瘤浸潤性Treg細(xì)胞獲得促炎功能，重塑TME，增強(qiáng)CD8＋和CD4＋效應(yīng)T細(xì)胞的募集和功能，從而消除腫瘤。

CD8＋T細(xì)胞

基因表達(dá)的表觀遺傳調(diào)控在獲得和維持CD8＋T細(xì)胞的效應(yīng)器功能，以及記憶性CD8＋T細(xì)胞對(duì)抗原再激發(fā)的快速而穩(wěn)健的反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。表觀遺傳機(jī)制也影響CD8＋T細(xì)胞的干性及其命運(yùn)。

組蛋白乙�；�通過效應(yīng)分子的差異表達(dá)促進(jìn)CD8＋T細(xì)胞快速而穩(wěn)健的記憶反應(yīng)。與原始CD8＋T細(xì)胞相比，記憶CD8＋T細(xì)胞中效應(yīng)基因H3賴氨酸9乙�；�（H3K9Ac）顯著提高。此外，HDAC3已被確定為CD8＋T細(xì)胞效應(yīng)器分化和細(xì)胞毒性潛能的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子。

腫瘤細(xì)胞和免疫分子的表觀遺傳調(diào)節(jié)

癌細(xì)胞的代謝重編程是公認(rèn)的癌癥標(biāo)志，這已成為調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫反應(yīng)的關(guān)鍵免疫抑制機(jī)制。代謝重編程和表觀遺傳重編程是相互關(guān)聯(lián)的，并且在很大程度上，代謝狀態(tài)決定了癌癥的表觀遺傳學(xué)。

糖酵解或氧化磷酸化等代謝途徑在炎癥和組織修復(fù)過程中調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能，α－酮戊二酸通過代謝和表觀遺傳重編程協(xié)調(diào)巨噬細(xì)胞活化至M2表型。糖酵解增強(qiáng)也被確定影響骨橋蛋白基因表達(dá)的表觀遺傳修飾。最終，TME內(nèi)的代謝條件加強(qiáng)了癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞的表觀遺傳重編程，導(dǎo)致免疫抑制性微環(huán)境，然而，這些表觀遺傳修飾表現(xiàn)出可通過表觀遺傳調(diào)節(jié)劑糾正的可塑性。

在分子水平上，已知與免疫功能（STING）、CD8＋細(xì)胞毒性T細(xì)胞（GzmB、IFN－γ、IL－2、IL－12）和FOXP3＋Treg細(xì)胞相關(guān)的關(guān)鍵效應(yīng)分子通過表觀遺傳途徑進(jìn)行調(diào)節(jié)。事實(shí)上，許多細(xì)胞因子和趨化因子在癌癥中通過表觀遺傳途徑調(diào)節(jié)。

免疫檢查點(diǎn)分子（ICMs）包括程PD－1、CTLA－4、TIM－3、LAG－3以及TIGIT。這些分子及其受體在癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞表面的表達(dá)，或其可溶性分泌形式，可幫助腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視。表觀遺傳機(jī)制在調(diào)節(jié)TME中ICMs及其受體的表達(dá)中起著關(guān)鍵作用。作為一個(gè)具體的例子，LAG－3 DNA甲基化與腫瘤和免疫細(xì)胞中該免疫檢查點(diǎn)分子的表達(dá)相關(guān)，影響透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌中免疫細(xì)胞浸潤的命運(yùn)。

表觀遺傳靶向藥物

表觀遺傳藥物經(jīng)常與其他免疫刺激劑聯(lián)合使用，以實(shí)現(xiàn)五個(gè)目標(biāo)：1）癌細(xì)胞生長停滯；2）誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡（通過凋亡、壞死、自噬）；3）促進(jìn)腫瘤相關(guān)新抗原的表達(dá)以提高免疫細(xì)胞識(shí)別能力；4．）缺氧逆轉(zhuǎn)和腫瘤血管生成抑制；以及5）TME中免疫細(xì)胞（DC、T細(xì)胞等）功能的調(diào)節(jié)。

目前，大量涉及表觀遺傳調(diào)控途徑的小分子酶抑制劑或激活劑正被開發(fā)用于臨床。許多表觀遺傳藥物已獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)用于治療人類惡性腫瘤。

2004年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)5－azaC（商品名Vidaza）用于骨髓增生異常綜合征（MDS）的所有五個(gè)階段，隨后于2006年批準(zhǔn)了5－aza－dC。這兩種藥物目前代表了干細(xì)胞療法不適用時(shí)MDS的一線療法。它們也被應(yīng)用于慢性粒單核細(xì)胞白血�。–MML）和AML的治療。

一些HDAC抑制劑（HDACi）也已獲得FDA批準(zhǔn)用于臨床。Vorinostat和romidepsin是這類藥物中最早被批準(zhǔn)用于治療皮膚T細(xì)胞淋巴瘤（CTCL）的藥物。SAHA，也稱為Zolinza或Vorinostat，于2006年獲得FDA批準(zhǔn)，目前是CTCL患者的第三線治療選擇。Romidepsin是2009年FDA批準(zhǔn)的第二種HDAC抑制劑。隨后，Belinostat和Panobinostat以及Chidamine均被批準(zhǔn)用于治療復(fù)發(fā)或難治性外周T細(xì)胞淋巴瘤（PTCL）或多發(fā)性骨髓瘤。

FDA藥品批準(zhǔn)的第三波浪潮發(fā)生在過去幾年中。2017年和2018年，異檸檬酸脫氫酶1和2（IDH1／2）抑制劑Enasidenib和Ivosidenib分別被批準(zhǔn)用于治療復(fù)發(fā)或難治性AML。最后，在2020年，F(xiàn)DA加速批準(zhǔn)了tazemetostat，一種EZH2的抑制劑，用于治療上皮樣肉瘤和復(fù)發(fā)／難治性濾泡性淋巴瘤。

表觀遺傳藥物的臨床前景

到目前為止，除了少數(shù)類型的實(shí)體瘤、T細(xì)胞淋巴瘤、上皮樣肉瘤和難治性濾泡性淋巴瘤外，表觀遺傳學(xué)藥物在晚期腫瘤中通常無法證明足夠的療效，從而無法獲得FDA或其他監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)。

然而，一些關(guān)于實(shí)體瘤的臨床研究顯現(xiàn)出有希望的前景。首先，Tazemetostat是第一類抑制劑的代表，對(duì)兩種實(shí)體瘤有效。單藥治療顯示出有臨床意義的、持久的反應(yīng)，并且在經(jīng)多次治療的復(fù)發(fā)性或難治性濾泡性淋巴瘤患者或晚期上皮樣肉瘤患者中普遍具有良好的耐受性。

其次，兩種或兩種以上的表觀遺傳藥物的組合可能是提高治療抗腫瘤療效的一個(gè)很好的選擇。在一項(xiàng)研究中，證明了azacitidine和romidepsin與IFN－α的聯(lián)合具有很高的治療潛力，其靶向的是結(jié)直腸癌最具侵襲性的細(xì)胞成分（即轉(zhuǎn)移細(xì)胞和癌干細(xì)胞），并調(diào)節(jié)關(guān)鍵的生存和死亡途徑（包括腫瘤ICD）。在另一項(xiàng)研究中，研究人員評(píng)估了使用azacitidine和entinostat對(duì)復(fù)發(fā)性轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌患者的聯(lián)合治療，在一些難治性NSCLC患者中顯示出客觀、持久的反應(yīng)。

此外，在臨床前研究中，已報(bào)道EZH2抑制劑可增強(qiáng)ICIs的抗腫瘤反應(yīng)。在一個(gè)病例報(bào)告中，一名使用EZH2抑制劑（tazemetostat）治療的SMARCB1陰性脊索瘤患者對(duì)放療的持續(xù)全身反應(yīng)超過2年。功能分析顯示，CD8＋ T細(xì)胞和Treg細(xì)胞的腫瘤內(nèi)和間質(zhì)浸潤顯著增加，與T細(xì)胞上PD－1和LAG－3檢查點(diǎn)分子的表達(dá)增強(qiáng)有關(guān)。這些結(jié)果表明EZH2抑制促進(jìn)持續(xù)的抗腫瘤免疫反應(yīng)，導(dǎo)致免疫檢查點(diǎn)激活。新出現(xiàn)的臨床數(shù)據(jù)也表明，表觀遺傳藥物和ICIs的聯(lián)合療法有望用于一系列實(shí)體癌患者。

目前，有多項(xiàng)表觀遺傳藥物和ICIs聯(lián)合治療的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

小結(jié)

令人信服的證據(jù)表明，表觀遺傳調(diào)控影響癌細(xì)胞、免疫細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞、癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的相互作用以及免疫TME的狀態(tài)。因此，作為一種干預(yù)手段，表觀遺傳調(diào)節(jié)本身可以誘導(dǎo)強(qiáng)大的抗腫瘤免疫。

因此，進(jìn)一步增強(qiáng)免疫治療效果的一個(gè)合理策略是將某些表觀遺傳調(diào)節(jié)因子與一種或多種經(jīng)典免疫治療方案相結(jié)合，如癌癥疫苗、ICIs、溶瘤病毒、CAR－T細(xì)胞、TCR－T細(xì)胞或其他新型免疫刺激劑。表觀遺傳藥物可以誘導(dǎo)ICD并使腫瘤由冷變熱，它們可能與其他免疫治療方案產(chǎn)生協(xié)同作用。未來，這些聯(lián)合治療方案可能在臨床研究中顯示出良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

1．Epigenetic modulation of antitumor immunityfor improved cancer immunotherapy． Mol Cancer． 2021； 20： 171．