肿瘤新型治疗靶点：EZH1/2

2022-11-18

临床结果

EZH2及其高度相关的同源基因EZH1被认为是表观遗传沉默因子，它们作为多梳抑制性复合体2(PRC2)的核心成分，在细胞的生长和分化中起着关键作用。EZH1和EZH2在人类恶性肿瘤中起作用，这两个基因的变化与人类恶性肿瘤的转化有关。抑制EZH1/2已被证明可导致人类肿瘤的消退，并已在临床前和多个临床试验中进行了研究和评估。本文就EZH1/2的结构与功能、与肿瘤进展的关系以及靶向EZH1/2抑制剂的临床概况做一个简要介绍，旨在阐明EZH1/2作为肿瘤治疗靶点的意义。EZH1/2的结构与功能 PRC2是一种多蛋白转录抑制复合物，包含四个核心成分: EZH2及其高度相关的同源物EZH1、胚胎外胚层发育的抑制子(EED)、zeste 12的抑制子(SUZ12)和视网膜母细胞肿瘤相关蛋白46和48 (RbAp46/48) (图1)。这些主要的核心成分与一些其他非核心组件结合，以进行单甲基化、二甲基化和三甲基化，从而促进染色质致密化并实现靶基因的转录抑制，其涉及发育、组织稳态的调节和谱系特异性。图1. PRC2复合物EZH1包含EZH1α和EZH1β两种异构体。EZH1α定位于细胞核，而EZH1β定位于分化的肌肉细胞胞浆基质。EZH1α全长747个氨基酸，从N-端到C-端的主要功能区是WD结构域(WD-40结合区)、SANT1(SWI3-ADA2-N-COR-TFIIIB)结构域、SANT2结构域、CXC(半胱氨酸区)结构域和SET结构域(图2)。WD和SANT1结构域的主要功能是与EED结合，SANT2、CXC和SET是与SUZ12结合。此外，CXC和SET结构域也是催化区。与EZH1α不同，EZH1β在C末端没有催化区域。EZH1β在骨骼肌中的作用是通过与细胞质中的EED靶基因结合来阻止EED、SUZ12和EZH1α在细胞核中的组装，从而控制PRC2-EZH1的活性以响应萎缩的氧化应激。总之， EZH1β间接调节PRC2-EZH1α在细胞核内的组装和功能。图2. EZH1α和EZH1β结构EZH2没有和EZH1一样的异构体，只有571个氨基酸的N-端到C-端结构。EZH2的结构域分为三个主要部分，第一部分是SDB，EBD，BAM，SAL，SRM，SANT1，中间部分是MCSS和SANT2，第三部分是催化CXC和SET结构域 (图3)。EZH2主要定位于胞核，但已有研究人员提出EZH2在细胞质中的作用，即在三阴性乳腺癌细胞中，T367处磷酸化的EZH2(pT367-EZH2)与胞浆蛋白结合，促进肿瘤侵袭和转移。图3. EZH2结构EZH1和EZH2之间存在的结构相似性和差异，导致了它们的功能相似性和差异。EZH1和EZH2在细胞发育和分化过程中以相反的方式表达，EZH2主要在增殖细胞中表达，而EZH1在有丝分裂后的细胞中表达。虽然EZH1具有较弱的组蛋白甲基转移酶(HMTase)活性，在缺乏EZH2的情况下，它可以取代EZH2，将基础H3K27me3水平维持在PRC2的靶向水平，并促进染色质致密化（图4）。图4. EZH1和EZH2对H3K27me3的调控肿瘤学中的EZH1EZH1基因在肿瘤中的异常在常见肿瘤中， EZH1的表达低于正常组，只有少数肿瘤高表达。EZH1在套细胞淋巴瘤、乳腺癌、T细胞淋巴瘤和胃癌、肝细胞癌以及胆管细胞癌观察到高表达，而突变主要为滤泡型甲状腺肿瘤。EZH1与诊断及预后的关系EZH1在一些肿瘤中的高表达与其诊断和预后有关，如乳腺癌、胃癌、结直肠癌、肝细胞癌。此外，Chakraborty的团队指出，von Hippel-Lindau肿瘤抑制蛋白(PVHL)的失活是肾透明细胞癌(ccRCC)的标志性病变，而pVHL缺陷的ccRCC细胞高度依赖H3K27甲基转移酶EZH1生存。因此，靶向EZH1可能对慢性肾细胞癌有治疗作用。EZH1除了在EZH1高表达肿瘤 EZH1高表达肿瘤中作为诊断标志物的潜力外，在套细胞淋巴瘤等肿瘤中，当EZH2功能失活或耗尽时，EZH1代偿性增加所造成的预后不良也不容忽视。EZH1在肿瘤发生、发展和治疗中的生物学作用EZH1的过度表达与抑制细胞凋亡蛋白和诱导细胞周期蛋白有关。抑制细胞凋亡过程但促进细胞周期蛋白的表达可导致细胞不受控制的增殖，即癌变，提示EZH1与肿瘤生长之间存在联系。一些microRNA如microRNA-370-5p、microRNA-20a、microRNA-182-5p等可直接靶向EZH1，参与肿瘤生长、侵袭潜能和细胞凋亡等生物学过程的调控。此外，由于EZH2基因的突变或肿瘤细胞中EZH2特异性抑制剂的治疗后，EZH1的代偿作用将在很大程度上被激发，从而也可以维持一个良好的肿瘤发展环境。总体而言，EZH1在大多数肿瘤中的作用主要是维持H3K27me3的水平，以确保在EZH2失活或耗尽的情况下转录沉默模式的正常功能。因此，为了最大限度地发挥EZH2小分子抑制剂的作用，即要完全抑制EZH2的功能，又要抑制EZH1的代偿作用。肿瘤学中的EZH2EZH2基因在肿瘤中的异常表达通常情况下，EZH2在大多数人类实体肿瘤中过表达。EZH2的低表达或突变在血液肿瘤中更为常见。研究表明，在超过20%的弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)和7%的滤泡性淋巴瘤(FL)中，已经检测到EZH2酪氨酸641位的功能性获得突变(Y641N和Y641F) ，但在实体瘤中很少发现。EZH2与诊断及预后的关系EZH2的过度表达与大多数肿瘤的侵袭性、不良预后和复发有关。由于其酶活性，EZH2可以与靶基因的启动子结合，诱导甲基化并影响其表达。EZH2有助于促进肿瘤进展，并影响宫颈癌、三阴性乳腺癌、结直肠癌等肿瘤患者的总体生存(OS)和无进展生存(PFS)，这揭示EZH2可作为大多数肿瘤的诊断标记物。EZH2普遍被认为是一种肿瘤促进因子，然而，一些研究报道，EZH2也可能在实体肿瘤中发挥肿瘤抑制作用，如胃癌、髓母细胞瘤。这些表明，EZH2发挥相反的作用并不是因为实体瘤和血液瘤的区别，而是因为还有其他原因有待探索。总体而言，在大多数肿瘤中，EZH2可被认为与诊断和预后呈正相关。EZH2在肿瘤发生、发展和治疗中的生物学作用EZH2主要参与癌细胞增殖和侵袭的增加。例如，EZH2水平升高通常与细胞周期停滞抑制、凋亡和自噬抑制、肿瘤细胞侵袭和迁移能力增强有关。具体地说，EZH2在肝细胞癌、非小细胞肺癌和套细胞淋巴瘤中的高表达被发现抑制自噬、细胞周期停滞和细胞凋亡。EZH2被报道在脑瘤、鼻咽癌、葡萄膜黑色素瘤、肾透明细胞癌中诱导了细胞侵袭和迁移。此外，在结直肠癌中发现了细胞干性的调节。针对EZH1/2的临床抑制剂EZH2和EZH1蛋白作为表观遗传沉默因子，在细胞的不同发育阶段发挥着重要作用。尽管它们在表观遗传上使肿瘤促进基因和肿瘤抑制基因沉默，但它们的高表达也以不同的比率导致不同的癌症亚型。因此，研究者合成了多种EZH1/2特异性抑制剂，其中部分已进入临床研究。例如， EZH2抑制剂：CPI-0209(Constellation Pharmaceuticals)、CPI-1205(Constellation Pharmaceuticals)、Tazemetostat (Epizyme)、GSK2816126(GSK)和SHR2554(江苏恒瑞医药)。EZH1和EZH2双抑制剂包括Ezharmia(DS-3201b DS-3201b，Daiichi Sankyo)、PF-06821497(Pfizer)和HH2853(Haihe Biopharma)。除了FDA以及MHLW批准的Tazemetostat 和 Ezharmia外，其他药物目前正在进行临床评估(图5)。图5. EZH1/2抑制剂EZH1/2抑制剂与其他药物的联合应用由于单一疗法的局限性，目前许多临床试验使用两种或两种以上药物组合使用(图6)。例如，Epizyme开发tazemetostat已经进行了12项临床试验，并将tazemetostat与其他各种药物联合使用。EZH1/2双抑制剂DS3201b EZH1/2双抑制剂DS3201b联合伊立替康目前正在招募小细胞肺癌患者进行I/II期临床试验(NCT03879798)。图6. EZH1/2抑制剂与其他药物联合应用的临床试验小编小结 EZH1/2的过度表达或功能突变会扰乱正常的PRC2功能，再加上EZH1和EZH2的相互补偿和替代作用，从而导致肿瘤细胞异常生长、粘附性和侵袭性增加，从而不利于患者生存。因此，EZH1/2在靶向治疗中具有重要意义。由于仅使用EZH2特异性抑制剂的临床疗效不佳，现有的治疗集中在了联合治疗或寻找有效治疗的双重抑制剂。目前，对EZH1和EZH2的双重抑制以及靶向和非靶向组合正在联合进行临床研究，结果是令人振奋的。我们期待后续更多的临床进展，希望这些药物可以早日造福于患者。参考文献EZH1/2 as targets for cancer therapy.Targeting excessive EZH1 and EZH2 activities for abnormal histone methylation and transcription network in malignant lymphomas.