KDM4B

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Jerry 导读： 尽管癌症免疫治疗的临床疗效显著，但由于原发性或获得性耐药，相当多的患者未能从中受益。 2月23日，上海交通大学李晓光/王慧研究团队在期刊《Clinical And Translational Medicine》上发表了研究论文，题为“Targeting KDM4 family epigenetically triggers antitumour immunity via enhancing tumour-intrinsic innate sensing and immunogenicity”。 本文中，研究人员证明了靶向kdm4的化疗药物JIB-04，从表观遗传学上触发肿瘤固有先天免疫反应和免疫原性细胞死亡(ICD)，从而产生令人印象深刻的抗肿瘤作用。临床分析进一步表明，KDM4B抑制可以显著促进免疫炎症表型，并增强抗PD -1治疗的益处。 https://onlinelibrary-wiley-com.libproxy1.nus.edu.sg/doi/full/10.1002/ctm2.1598 研究背景 01 免疫逃避是癌症的主要标志，重新建立免疫监视已被证明是一种有效的抗肿瘤策略。免疫检查点抑制剂(ICIs)可以重新编程免疫系统，对癌细胞发动强大的靶向攻击，从而在各种癌症类型中产生令人印象深刻的临床结果。然而，不到30%的患者对ICIs有客观反应。缺乏有效的抗肿瘤T细胞免疫，也被称为“免疫冷”肿瘤，是大多数无反应患者的特征。结合各种基于免疫的疗法将冷肿瘤转化为T细胞炎症肿瘤显示出巨大的潜力，将免疫疗法的益处扩展到不太有利的免疫表型。 表观遗传机制不仅在肿瘤的发生发展中起重要作用，而且在肿瘤免疫中也起着重要作用。近年来对肿瘤表观遗传学的研究发现，多种表观遗传学调控因子参与染色质重塑、组蛋白修饰、DNA甲基化和RNA修饰，对肿瘤的免疫原性、免疫细胞功能和免疫治疗反应产生重要影响。因此，涉及表观遗传修饰药物的治疗策略有望通过刺激转录沉默的肿瘤抗原的产生、促进新抗原的存在和呈递以及激活肿瘤免疫原性细胞死亡(ICD)来协同增强肿瘤免疫原性。 研究进展 02 尽管免疫疗法已成为一种成功的癌症治疗临床策略，但仍有相当多的患者对免疫疗法无反应。诱导适当的固有免疫应答可能会将T细胞靶向免疫治疗的益处扩大到无应答者。在本研究中，研究人员发现表观遗传抑制剂JIB-04显著增强了肿瘤固有免疫应答，具有显著的抗肿瘤效应。重要的是，jib -04诱导的DNA损伤触发ICD并导致DAMPs释放，从而激活先天和适应性免疫。然而，在肿瘤细胞中抑制KDM4也通过增加PD-L1的表达诱导适应性耐药。 联合抗PD-L1治疗有效克服了这种耐药，并增强了抑制KDM4的抗肿瘤作用。 靶向KDM4家族通过激活I型干扰素信号通路和T细胞免疫抑制肿瘤生长 研究结论 03 肿瘤治疗的理想方法是激活机体的系统免疫反应，同时杀灭癌细胞。本研究发现，抑制KDM4除了具有直接的肿瘤细胞杀伤作用外，还能有效触发固有免疫和适应性免疫。这种刺激通过涉及I型IFN和ICD的机制发生，从而产生显著的抗肿瘤作用。值得注意的是，在所有KDM4家族成员中，KDM4B在诱导I型IFN信号传导和抗肿瘤效应方面表现出最高的潜力。然而，抑制KDM4也可通过增加PD-L1的表达诱导适应性免疫耐药，而联合抗PD-L1治疗可逆转适应性免疫耐药。临床分析进一步表明，抑制KDM4B可以显著促进免疫炎症表型，并增强抗PD-1治疗的获益。 综上所述，本研究结果表明，抑制KDM4在促进肿瘤细胞的固有免疫应答和增强免疫治疗效果方面具有显著的潜力。 参考资料： https://onlinelibrary-wiley-com.libproxy1.nus.edu.sg/doi/full/10.1002/ctm2.1598 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 上海｜3月01日-02日 ▶第三届长三角单细胞组学技术应用论坛暨空间组学前沿论坛将在上海召开，诚邀您的参与！ 点击对应文字 查看详情

耐药是导致癌症复发和患者预后不良的主要原因之一。表观遗传调控是一种独立于核苷酸序列变化的基因表达的可遗传改变。DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA（ncRNAs）调控是常见的表观遗传调控机制。诸多证据表明，表观遗传调控异常会导致肿瘤耐药。因此，靶向表观遗传调控因子是逆转肿瘤耐药的有效策略。今天小编想和大家分享的便是表观遗传调控在肿瘤耐药中发挥作用的途径与方法。其次，小编还会和大家一起探讨表观遗传修饰的必要因子，组蛋白去甲基化酶家族的功能以及与癌症耐药相关的调控机制，并对表观遗传相关治疗策略进行简单总结。一常见耐药机制肿瘤耐药是目前癌症治疗面临的关键问题之一，目前已有多种耐药机制被发现，包括ABC转运蛋白过表达、肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）富集、上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal  transition，EMT)、自噬、凋亡、基因突变和表观遗传调控等（图1）。今天小编想和大家主要分享的便是表观遗传调控的耐药机制。图1. 常见耐药机制二表观遗传调控的肿瘤耐药机制表观遗传修饰是指基因表达在不改变DNA序列的情况下发生的可遗传变化，ncRNAs、DNA甲基化和组蛋白修饰(包括组蛋白乙酰化和甲基化)在肿瘤耐药中的表观遗传调控中发挥重要作用（图2）。DNA甲基化由DNA甲基转移酶和DNA去甲基酶维持，组蛋白乙酰化由组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰酶调节，组蛋白甲基化由组蛋白去甲基酶和组蛋白甲基转移酶维持。图2. 表观遗传调控的肿瘤耐药机制DNA和组蛋白修饰不仅影响转录因子的功能，还与染色质重塑和非编码RNA等其他表观遗传修饰密切相关，共同调节肿瘤过程。通常，DNA甲基化影响基因表达、转录和活性。在DNA甲基转移酶的作用下，基因启动子高甲基化，进而导致转录抑制以及基因表达的降低。此外，组蛋白修饰（乙酰化、磷酸化、甲基化、ADP核糖化）是一种重要的表观遗传模式。目前大多数研究集中在乙酰化、甲基化和磷酸化上。大量研究表明，组蛋白尾部的翻译后修饰对癌症的发生和发展至关重要，包括组蛋白去甲基酶、组蛋白甲基转移酶、组蛋白去乙酰酶、组蛋白乙酰转移酶(HATs)和ADP核糖基转移酶。在多种癌症中，组蛋白乙酰化与基因转录密切相关，组蛋白乙酰化的改变与癌症表型密切相关，其调节异常通常导致癌基因的激活或抑癌基因的失活，以及许多信号通路的功能障碍，进而导致肿瘤耐药。因此，靶向表观遗传修饰是克服肿瘤耐药的潜在策略之一。三不同表观遗传修饰在肿瘤耐药中的作用图3. 不同表观遗传修饰在肿瘤耐药中的作用1.DNA甲基化与耐药：在DNA甲基化转移酶的作用下，基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。研究表明，DNA甲基化导致的抑癌基因抑制，是多种癌症的基本发病机制，比如肿瘤抑制基因RB1和DNA修复基因BRCA1等。DNA甲基转移酶家族有五个成员，分别是DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L。DNA甲基化由DNA甲基转移酶和DNA去甲基化酶协同调控Notch和Wnt/β-catenin信号通路影响细胞凋亡、干性、EMT和细胞增殖，进而导致耐药（图3）。除DNA甲基转移酶，DNA去甲基化酶也在耐药性中发挥重要作用(图3)。DNA去甲基酶家族TETs与DNMTs协同工作以维持DNA甲基化的平衡。DNA甲基化除通过影响基因表达调控肿瘤发展外，还可以与组蛋白修饰、核小体定位等表观遗传修饰相互作用，协同调控染色质形成。到目前为止，已经开发许多靶向DNA甲基化的小分子抑制剂。其中，azacytidine等多款DNMT抑制剂已经进入临床试验。2.ncRNAs与耐药：ncRNAs是基因表达的关键调控因子之一，主要由4个小核苷酸（miRNAs，piRNAs，tsRNAs，snoRNAs）和2个大核苷酸（circRNAs，lncRNAs）组成，在癌症进展或肿瘤耐药中发挥双重作用。miRNAs可以与靶mRNAs的3’端互补序列结合，导致mRNAs靶点的翻译抑制或降解，具有促进或抑制肿瘤进展的双重作用；lncRNAs是一种具有共价封闭环状结构的单链RNA，同样具有作为致癌因子或肿瘤抑制因子双重作用；circRNAs能够直接与蛋白质结合并与miRNAs相互作用以调节癌症发生发展。此外，lncRNAs能够与蛋白质或DNA结合进而发挥促癌或抑癌作用。例如，MEG3可以上调p53，并促进p53与GDF15启动子的结合，从而抑制肿瘤的生长；相反，癌基因lncRNA HOX转录反义RNA过表达可增加多种肿瘤的转移和侵袭能力。3.组蛋白修饰与耐药：组蛋白修饰主要包括组蛋白甲基化和乙酰化。组蛋白甲基化和乙酰化分别通过组蛋白去甲基酶和甲基转移酶、组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰酶来保持基因表达的平衡，在抗癌方面起着双刃剑的作用。乙酰化一般发生在组蛋白尾部的赖氨酸残基上，主要由两种功能相反的酶: 组蛋白乙酰化酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶(HDACs)调节，从而影响细胞内pH值和影响基因转录活性和染色质结构来动态调节癌症进展。除已经被FDA批准用于临床治疗的四种HDAC抑制剂外，HDAC抑制剂与mTOR抑制剂、免疫检查点抑制剂的联合治疗也已成为临床和临床前研究的重要组成部分。组蛋白甲基转移酶(HMTs)又被称为蛋白甲基转移酶(PMTs)，可分为组蛋白赖氨酸甲基转移酶(HKMTs或PKMTs)和组蛋白精氨酸甲基转移酶(HRMTs或PRMTs)。组蛋白甲基转移酶与耐药密切相关(图3)。比如，EZH2的高表达可激活细胞生存通路，导致卵巢癌对顺铂的耐药。截至目前，针对组蛋白甲基转移酶的抑制剂主要以EZH2为靶点，I/II期临床试验也在多种癌症中有序进行。组蛋白去甲基化酶(HDMTs)是一个可逆的动态调控过程，组蛋白甲基化异常可直接或间接影响生理病理过程。组蛋白去甲基酶可以通过调节基因转录、促进自噬、减少细胞凋亡、影响细胞代谢过程、促进上皮-间质转化等过程导致耐药。相反，通过抑制剂或siRNA靶向组蛋白去甲基酶可以逆转耐药性(图4)。因此，小编接下来想和大家分享的便是组蛋白去甲基酶抑制剂在临床试验中的分类及作用，并对组蛋白去甲基酶在肿瘤耐药中的作用和靶向组蛋白去甲基酶逆转耐药的有效策略进行详细介绍。图4. 组蛋白去甲基酶调节肿瘤耐药四组蛋白去甲基酶的分类与功能组蛋白去甲基酶包括组蛋白赖氨酸去甲基酶和组蛋白精氨酸去甲基酶，已有大量关于组蛋白赖氨酸去甲基酶的报道，而对组蛋白精氨酸去甲基酶的报道相对较少。组蛋白去甲基酶主要有三个家族:赖氨酸特异去甲基酶(LSD)家族、Jumonji C(JmjC)-domain-containing去甲基酶(JMJD)家族和组蛋白精氨酸去甲基酶，其去甲基位点如图5所示。不同的去甲基酶可以使组蛋白的不同甲基化位点脱甲基。图5. 组蛋白去甲基酶的分类及其去甲基位点1. LSD家族结构域与催化机理LSD家族由LSD1和LSD2组成。LSD1又名KDM1A、BHC110和AOF2，由三个主要结构域组成:(1)位于n端，负责与其他蛋白质相互作用的SWIRM结构域，(2)由两个反向平行的α螺旋组成，保证LSD1去甲基化正常功能的Tower结构域，(3)位于LSD1 C端的AOL域，AOL域被Tower结构域分为两个区域，一个用于底物结合和识别，另一个被定义为非共价黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的结合位点(图6A)。LSD1与不同的辅因子或底物结合可以产生不同的功能，与CoREST、 CtBP、NuRD相互作用，可以使H3K4me1/me2脱甲基，从而增强DNMTs的表达和DNA的再甲基化进而抑制基因转录；然而，在雌激素或雄激素存在时，LSD1可使H3K9脱甲基并激活基因表达。LSD2，也被称为KDM1B和AOF1，是另一种FAD依赖的氨氧化酶(图6A)。与LSD1不同， LSD2含有N端锌指结构域，对维持去甲基化活性异常重要。LSD2是一种H3K4me1/me2去甲基化酶，可以通过H3K4me1/2去甲基化抑制p53或TFPI-2等基因表达，进而影响癌症进展。每两个组蛋白H2A、H2B、H3、H4分子组成一个核心蛋白八聚体，约146 bp的DNA结合在八聚体周围形成核小体，去甲基酶通过去除组蛋白上的甲基发挥作用(图6B)。图6. LSD家族的结构域及催化机理2. 含有JmjC结构域的蛋白质家族JMJD由6个家族的21个含有 JmjC 结构域的蛋白组成，对组蛋白赖氨酸和精氨酸进行脱甲基，包括FBXL (KDM2)、JMJD1 (KDM3)家族、JMJD2 (KDM4)家族、JARID1 (KDM5)家族、KDM7家族。FBXL (KDM2)家族由KDM2A和KDM2B组成，KDM2A高表达受多种因素影响，包括microRNA、炎症和缺氧。KDM2B具有特定的H3K4me3去甲基酶活性，能够抑制核糖体RNA并负向调节细胞增殖(图5)。JMJD1 (KDM3)家族：JMJD1家族中有三个蛋白，分别是KDM3A、KDM3B和KDM3C，它们都能导致H3K9me1/me2去甲基化(图5)。KDM3A能以去甲基化依赖的方式上调DCLK1和CDK6，维持胰腺癌的发生和发展。JMJD2 (KDM4)家族：JMJD2家族由六种蛋白(KDM4A-F)组成，都具有导致H3K9me2/me3和H3K36me2/me3去甲基化的能力，有助于乳腺癌等癌症的形成(图5)。研究表明，KDM4蛋白的过表达可以改变转录和染色质重塑，从而诱导细胞增殖，而敲除KDM4后去甲基酶可以通过增加起始位点H3K9me3的积累来下调Taf1b和Nom1基因的表达，从而下调造血干细胞的维持。JARID1 (KDM5)家族：由KDM5A、KDM5B、KDM5C和KDM5D这4个去甲基化蛋白组成。KDM5A的结构包含3个PHD结构域，其中 PHD1结构域可以优先识别未甲基化的H3K4组蛋白尾部并刺激其活性(图5)。值得注意的是，KDM5B在乳腺癌和前列腺癌中表达上调，敲除KDM5B可激活AMPK信号通路，逆转上皮-间充质转化(EMT)，诱导脂质重编程，抑制细胞增殖和迁移，而其过表达可增强PI3K/AKT信号通路。UTX/JMJD3 (KDM6)家族：KDM6A和KDM6B可以使H3K27me2/ me3221脱甲基，而KDM6C没有酶活性。此外，KDM6B在维持干细胞功能方面发挥重要作用，可通过调节Pax6等影响胚胎干细胞(ESC)的分化。膀胱癌中KDM6C还可以影响p53和FGFR3的表达。KDM7家族：KDM7A和KDM7B可以参与H3K27me1/2、H3K9me1/2和H4K20me1的去甲基化，促进癌症进展(图5)，而PHF2则被认为可以抑制肿瘤生长。3. 组蛋白精氨酸去甲基化组蛋白精氨酸甲基化是一个可逆过程，但截至目前只有少数组蛋白精氨酸去甲基化酶被报道，包括PAD4、JMJD1B、JMJD6等。五组蛋白去甲基酶抑制剂组蛋白去甲基化酶在肿瘤发生发挥关键作用，多款组蛋白去甲基化酶抑制剂的开发已成为癌症治疗的研究热点，已有多款抑制剂被批准用于临床试验，以进一步评估其在患者中的疗效和安全性(图7)。其中，LSD1无疑是明星中的明星，已经在肺癌、白血病等多种癌症或疾病中开启了广泛的临床试验。与LSD1抑制剂相比，靶向其他去甲基酶的抑制剂较少进入临床试验。图7. 代表性组蛋白去甲基酶抑制剂及其临床试验六组蛋白去甲基化酶与癌症耐药表观遗传变化，特别是组蛋白甲基化和去甲基化，在耐药中发挥重要作用。组蛋白去甲基酶与耐药密切相关，靶向不同肿瘤的去甲基酶是克服耐药的潜在策略之一(图3)。小编进一步想和大家分享的便是不同组蛋白去甲基酶对耐药的作用和影响。1.LSD家族与耐药：LSD1是一种重要的组蛋白去甲基化酶，可以通过改变H3K4和H3K9的甲基化水平来调节各种癌细胞的耐药。LSD1可通过激活NF-kB和Wnt/β-catenin信号通路维持干细胞功能，促进EMT或者与长链非编码RNA相互作用招募LSD1，通过去甲基化修饰导致化疗或索拉非尼等药物耐药(图8)。与LSD1相似，LSD2同样可以增强干细胞特性，诱导细胞凋亡，调节其他酶的表达进而导致耐药。图8. 赖氨酸特异性去甲基化酶(LSD)家族与耐药2.含JmjC结构域蛋白家族与耐药：KDM2家族由KDM2A和KDM2B组成。KDM2A可以通过上调干细胞干性标志物Sox2和Oct4的表达来促进细胞干性。在肝癌中抑制KDM2A可减少其下游SOX2、NANOG和OCT4表达，从而减少肿瘤干细胞的形成，降低对索拉非尼的耐药。KDM2B可以通过增加干细胞和凋亡同时增强耐药性，在胶质母细胞瘤中靶向KDM2B会损害干细胞的分化能力或者高表达坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)，并降低肿瘤生长和血管生成。此外，KDM3A能够降低p53的表达，KDM3C可以通过ERK/MAPK信号通路抑制EMT。截止目前，有关KDM3B和KDM3C的研究相对较少，但这些KDM同源物在促进肿瘤生长和耐药方面中的作用不可小觑。KDM3A和KDM3B对 H3K9去甲基的功能是维持胚胎干细胞功能所必需的。KDM3B能使H4R3me2或者H3K9me2脱甲基，从而影响造血干细胞的发育和功能。已有报道表明，JMJD1C在紫杉醇耐药食管鳞状细胞癌中表达显著增加。敲除JMJD1C降低细胞转移能力，增加细胞凋亡能力，从而降低对紫杉醇、吉西他滨和卡铂等药物的耐药性。JMJD1C可能通过调节miR-200家族和miR-290/295家族来抑制ERK/MAPK信号转导和EMT过程的激活，正是ESC自我更新所需要的(图9)。图9. KDM2、KDM3家族对耐药的影响3.KDM4家族与耐药：除JMJD2E和JMJD2F外，KDM4家族的另外4个成员在多种癌症中过表达，并与耐药进展密切相关。KDM4A可以控制乳腺癌干细胞(BCSCs)的增殖和自我更新，进而导致治疗耐药。此外，胃癌细胞对抗癌药物的敏感性可以通过JMJD2A与其底物CCDC8的相互作用调控。在去势耐药前列腺癌(CRPC)中，KDM4A-AS1的表达增加，调节USP14-AR的稳定性，防止AR降解，导致细胞对enzalutamide耐药。小分子抑制剂NSC636819和JIB-04通过影响CCDC8表达和凋亡抑制KDM4A活性，增加细胞敏感性(图10)。此外，在缺氧条件下，KDM4B分别通过激活Wnt/β-catenin通路或与C-Myc相互作用，增加C-Myc转录，诱导自噬和增加细胞代谢水平，可能是治疗CRPC的潜在策略(图10)。KDM4C的高表达与耐药密切相关。KDM4C能够通过影响细胞周期和CDC6的转录促进癌症的进展，KDM4D可以通过Wnt/β-catenin和Notch信号通路增加CSC的性质(图10)。图10. KDM4家族与耐药4.KDM5家族与耐药：KDM5家族与耐药性密切相关。KDM5A在各种癌症中高度表达，可通过激活IGF1R和ErbB信号通路，进而促进PI3K/AKT/mTOR通路，并联合抑制KDM5D诱导EMT，从而导致紫杉醇等药物耐药 (图11)。KDM5B可通过激活c-Met信号通路促进干细胞表型、被microRNA-29c-3p(一种肿瘤抑制因子)调控等方式导致多种药物耐药。KDM5B可诱导CD34转化为CD34+，降低小鼠黑素瘤细胞对BRAF抑制剂的敏感性。此外，KDM5B与Ki67（细胞增殖基因）共表达，与犬组织细胞增殖能力呈正相关(图11)。KDM5C高表达既可以通过抑制PTEN促进CRPC或鼻咽癌增殖，又可以通过抑制p53及其下游p21和p27的表达促进细胞增殖和迁移(图11)。有趣的是，KDM5C过表达可以通过对ABCC1的去甲基化降低ABCC1表达，从而抑制结直肠癌细胞对奥沙利铂和伊立替康等药物的耐药性(图11)。此外，KDM5C的下调可促进肿瘤生长和ccRCC对铁铁死亡的抵抗。与KDM5家族的其他成员相反，KDM5D表达的降低有利于癌细胞的耐药，比如低表达KDM5D可以通过诱导EMT和对CUL4A启动子上的H3K4去甲基化来促进胃癌细胞的转移，或者导致对多西他赛等药物耐药(图11)。总之，KDM5家族在耐药中发挥至关重要的作用，靶向KDM5家族是提高疗效的重要途径。5.KDM6家族与耐药：KDM6A和KDM6B分别通过促进细胞干性和调节细胞周期来增强耐药性。KDM6A表达下调可能会降低ENT1水平，导致阿糖胞苷敏感性降低。此外，H3K27me3低水平与结直肠癌细胞干性和奥沙利铂耐药密切相关。PCGF1可增加KDM6A的表达，进一步降低H3K27me3水平，激活干细胞标记物的转录，促进干细胞增殖。KDM6B在多种癌症中高表达，有利于肿瘤的发展和耐药。KDM6B可促进C-Myc及其靶基因CyclinD1的表达，从而促进前列腺癌细胞增殖和肿瘤生长。有趣的是，KDM6B在成神经细胞瘤中过表达，并可激活CDK4/6-pRB-E2F通路，该通路通过H3K27去甲基化与帕博西布耐药密切相关(图11)。这些数据表明抑制KDM6B可能成为克服耐药的有效治疗策略。6.KDM7家族与耐药：截至目前，KDM7家族在耐药中的研究相对较少。KDM7A可通过H3K27me2去甲基化上调AR转录活性，其抑制剂TC-E 5002可显著降低顺铂耐药膀胱癌细胞系的细胞活力。PHF8，也被称为KDM7B，可以通过去甲基化修饰或者与HER2相互作用，增强FOXA2或IL6的表达，促进曲妥珠单抗等抗HER2药物的耐药(图11)。图11. KDM5-7家族与耐药7.组蛋白精氨酸去甲基酶与耐药组蛋白精氨酸去甲基酶PAD4能将精氨酸转化为瓜氨酸，其不仅能通过调节EMT和凋亡抑制耐药的产生，还能在肝细胞癌中促进自噬，导致化疗耐药 (图12)。以上研究表明，虽然PAD4对不同癌症的耐药有不同影响，靶向PAD4仍然是降低耐药的潜在策略之一。图12. 组蛋白精氨酸去甲基酶PAD4的肿瘤耐药双刃剑七通过靶向组蛋白去甲基酶克服肿瘤耐药通过组蛋白去甲基酶抑制剂或其他靶向组蛋白去甲基化的分子可以有效控制耐药，现有多项研究通过组蛋白去甲基化酶抑制剂和siRNA，靶向LSD1或者KDM家族克服耐药性（表格）。当单独使用或与其他药物联合使用时，组蛋白去甲基酶抑制剂通常可以增加化疗的疗效。考虑到一些表观遗传调控因子之间通过相互作用共同调控肿瘤的发展，两种或两种以上不同靶点抑制剂的联合使用可能在逆转耐药上发挥更强功效。因此，开发多靶点抑制剂、蛋白水解靶向嵌合(PROTAC)分子、变构抑制剂以及那些调节非酶功能的抑制剂也可能为逆转肿瘤耐药提供新的策略。表格1 通过组蛋白去甲基化酶抑制剂和siRNA克服肿瘤耐药今天的分享就是这些啦，最后让我们简单的回顾下表观遗传调控与肿瘤耐药的关系吧。ncRNAs、DNA甲基化和组蛋白修饰(包括组蛋白乙酰化和甲基化)等表观遗传修饰与肿瘤耐药密切相关。其中，组蛋白去甲基化酶家族与肿瘤进展和癌症耐药相关，为个性化癌症治疗提供分子基础，靶向组蛋白去甲基化酶抑制剂等表观遗传学修饰在克服肿瘤耐药方面具有广阔的前景。最后的最后，小编还要偷偷告诉大家，很多表观调控因子都是通过直接或间接调控肿瘤干性导致细胞耐药的，感兴趣的同学不妨以此为方向，耐心钻研一下哦！参考文献：Wang N, Ma T, Yu B. Targeting epigenetic regulators to overcome drug resistance in cancers. Signal Transduct Target Ther. 2023 Feb 17;8(1):69. doi: 10.1038/s41392-023-01341-7. PMID: 36797239; PMCID: PMC9935618.

▎药明康德内容团队编辑基础科学乃是临床药物开发不可或缺的基础，许多新式疗法与药物的开端都来自科学家在实验室里的突破，在今天的文章中，药明康德内容团队为大家盘点近期在各个顶尖科学期刊上所发表，具有潜力催生创新抗癌疗法的靶点，以提供为产业界研究发展的参考！靶点：GREM1疾病：胰腺导管腺癌（PDAC）期刊/PMID:《自然》/35768509发现：GREM1是骨形态发生蛋白（BMP）抑制剂，是控制人与小鼠胰腺癌异质性（heterogeneity）的关键调节者。研究人员发现，当使小鼠PDAC肿瘤内的Grem1失去活性时，会使肿瘤在数天内从上皮细胞转化至间质细胞。此外，当Grem1高度表达时则会使高度间质化的PDAC几乎全部转化成上皮细胞状态。机制上，Grem1被发现可以抑制上皮间质转化（EMT）转录因子Snail和Slug，进而限制了细胞上皮态与间质态之间转化的能力（plasticity）。因此通过GREM1持续抑制BMP通路，有望可抑制癌细胞转化成较具侵略性的间质化形态。靶点：cBAF疾病：实体瘤期刊/PMID: 《自然》/35732731发现：研究人员通过CRISPR基因编辑技术筛选体内记忆T（Tmem）细胞的负调节因子时发现，许多哺乳类典型BRG1/BRM相关因子（cBAF）组成扮演关键角色。这些cBAF复合体的组成对于活化的CD8+ T细胞分化成效应T（Teff）细胞是必须的，而这些Teff细胞的丧失则促使Tmem细胞在体内形成。有趣的是，研究人员发现，活化的CD8+ T细胞在进行分裂时，当子细胞同时具有高度MYC与cBAF表达时，细胞较有可能分化成Teff细胞; 反之，当子细胞的MYC与cBAF表达量皆低时则细胞倾向分化成Tmem细胞。关键的是，当研究人员在初始CD8+ T细胞活化的48小时内以可能的cBAF抑制剂对小鼠进行治疗时，可以改善T细胞输入疗法治疗小鼠结直肠癌与黑色素瘤的效果。此研究显示在T细胞分化早期调控cBAF，有潜力改善实体瘤癌症免疫疗法的效果。靶点：ACK1疾病：去势抵抗性前列腺癌（CRPC）期刊/PMID: Science Translational Medicine/35704598发现：研究人员通过化学蛋白质组学分析发现，那些恩扎卢胺（enzalutamide）耐药性CRPC细胞的雄激素受体（AR）赖氨酸609（Lys609）乙酰化，会造成AR易位并引起转录系统改变而引起恩扎卢胺耐药性。乙酰化的AR-Lys609会被招募至AR与ACK1激酶的增强子，促进此二基因的转录上调。由ACK1激酶所介导，在AR酪氨酸267（Y267）的磷酸化则是AR-Lys609乙酰化的先决条件。ACK1小分子抑制剂(R)-9b不仅抑制了AR-Y267磷酸化与AR-Lys609乙酰化，也抑制恩扎卢胺耐药性CRPC异种移植肿瘤在小鼠上的生长。靶点：CKS1疾病：急性髓系白血病（AML）期刊/PMID: Science Translational Medicine/35731890发现：研究人员将来自病患身上的原代AML细胞与正常造血细胞在小鼠身上进行异种移植，并以此作为实验模型。研究发现，CKS1抑制剂会抑制CKS1相关的蛋白质降解、降低肿瘤细胞含量并改善存活率。重要的是，抑制CKS1造成活性氧分子（ROS）在AML肿瘤干细胞中累积，并最终引发血癌干细胞的细胞凋亡。相反地，对CKS1蛋白暂时性的抑制保护了在接受cytarabine/多柔比星化疗老鼠内的正常造血干细胞，减少了这些正常干细胞因化疗引起的死亡。蛋白质组学分析显示，CKS1的抑制会高度活化小鼠身上AML病患肿瘤内的RAC1蛋白，累积致死剂量的ROS，但却会使得正常造血细胞进入静止（quiescence）状态，减低化疗药物所带来的影响。靶点：Suv39h1疾病：黑色素瘤（melanoma）期刊/PMID: Nature Communications/35768432发现：研究人员发现，敲除Suv39h1的CD8+ T细胞更能响应T细胞受体（TCR）活化，且在PD-1阻断后更具毒杀性，因而具更佳的肿瘤毒杀能力。此外，当Suv39h1敲除后，在PD-1抗体疗法下，也有更多数量的CD8+ T细胞浸润入肿瘤内。而这些基因敲除小鼠内的CD8+ T细胞，在PD-1抗体治疗下，虽然呈现较高水平与耗竭相关的生物标志物，但也高度表达了引起肿瘤细胞凋亡的颗粒酶B（granzyme B），进而减缓肿瘤生长。与野生型对照组相比，Suv39h1基因敲除亦增加了与PD-1抗体疗法相关染色质的可触达性（chromatin accessibility），这些染色质区域参与了免疫细胞与毒杀机制的调节。重要的是，靶向Suv39h1的小分子药物可以与Suv39h1基因敲除动物模型产生类似的效果。此结果除了支持此基因在T细胞耗竭中所扮演的角色外，更进一步地证实靶向Suv39h1治疗的可行性。靶点：胶原蛋白同源三聚体（Col1 homotrimer）疾病：胰腺导管腺癌（PDAC）期刊/PMID: Cancer Cell/35868307发现：与由纤维母细胞所生产的正常1型异三聚体（α1/α2/α1）胶原蛋白（Col1）不同，胰腺癌细胞生产一种独特的同源三聚体（α1/α1/α1）胶原蛋白。这种同源三聚体胶原蛋白的产生是由于Col1a2基因受到表观遗传性抑制所导致，而这种胶原蛋白会提升癌信号、促进癌细胞分裂、肿瘤类器官 （tumor organoid）生成以及癌细胞借由α3β1整合素的生长。而这些皆与在低氧和免疫抑制肿瘤内富含厌氧拟杆菌（bacteroidales）的微生物组有关。当同源三聚体胶原蛋白被删除时会提高胰腺癌小鼠的总体存活率，而这与肿瘤微生物组重新编程，成为含有较多微需氧弯曲杆菌（campylobacterales）有关联。此外，同源三聚体胶原蛋白的删除也增加了T细胞浸润并增强抗PD-1免疫疗法的效果。此篇论文显示同源三聚体胶原蛋白-α3β1整合素信号轴可能成为胰腺癌细胞特异性靶标。靶点：SLC46A3领域：癌症药物递送期刊/PMID: 《科学》/35862544发现：研究人员开发了一种使用识别码、经多组学数据注记的混合癌细胞株的平行筛选方式，来检验细胞与一系列具临床应用潜力纳米颗粒配方之间的关系。研究发现纳米颗粒材料与细胞内在特性皆会影响纳米颗粒与细胞的结合。通过人工智能运算，科学家们建立了基因组纳米颗粒运输网络，并识别纳米颗粒专属生物标志。其中SLC46A3基因的表达被发现与脂质纳米颗粒被体内和体外的细胞吸收的水平呈现负相关。因此，此基因有潜力成为纳米颗粒递送的生物标志物，相关机制进一步的了解与相关靶向疗法亦有可能促进纳米颗粒递送效率。靶点：CCL5领域：免疫肿瘤疗法期刊/PMID: Science Translational Medicine/35857639发现：研究人员通过一种工程化的腺病毒平台进行肿瘤内白介素-12（IL-12）免疫疗法（AdV5-IL-12）以产生适应性抗肿瘤免疫。研究人员发现AdV5-IL-12会引发小鼠与病患标本肿瘤中CD49a阳性自然杀伤细胞（CD49a+ NK cells）表达趋化因子配体5（CCL5）。而CCL5会引发传统1型树突状细胞（cDC1）浸润，并因此增加树突细胞与CD8阳性T细胞的交互作用。在其它诱导产生干扰素-γ（IFN-γ）疗法治疗时（比如阻断PD-1信号），也会产生类似的现象。而且，当把CCL5递送至肿瘤内时，可以克服那些含有低量CD49a阳性CXCR6阳性自然杀伤细胞（CD49a+ CXCR6+ NK cell）浸润肿瘤对IL-12与PD-1阻断疗法的抗性。因此研究人员认为T细胞主导的癌症免疫疗法效果取决于肿瘤内自然杀伤细胞是否能生产吸引树突状细胞的CCL5。因此CCL5在T细胞-自然杀伤细胞-树突状细胞间交互作用中扮演重要角色，亦是提升抗肿瘤免疫与克服治疗抗性的关键。靶点：KDM4B疾病：腺泡型横纹肌肉瘤（ARMS）期刊/PMID: Science Translational Medicine/35857643发现：腺泡型横纹肌肉瘤是一种侵略性的儿童软组织肉瘤，是由于控制核心调节转录因子网络的PAX3-FOXO1融合蛋白所引起的细胞转化所造成。在这篇论文中，研究人员发现组蛋白赖氨酸去甲基化酶4B（KDM4B）是带有PAX3-FOXO1融合蛋白的腺泡型横纹肌肉瘤治疗弱点。当以遗传性或药理学抑制KDM4B蛋白时会显著地减缓肿瘤的生长。抑制KDM4蛋白造成核心致癌转录因子表达的抑制，并使得PAX3-FOXO1融合蛋白所控制的超级增强子（super enhancer）表观遗传的改变。在临床前PAX3-FOXO1融合蛋白阳性腺泡型横纹肌肉瘤的皮下异种移植小鼠模型中，毒杀性化疗与KDM4的抑制可以造成肿瘤退化。因此KDM4B有潜力成为PAX3-FOXO1融合蛋白阳性的腺泡型横纹肌肉瘤靶标。让我们期待这些顶尖的科学研究，可以作为临床转化的基础，以早日造福各样疾病的患者，协助改善其治疗与生活品质。药明康德为全球生物医药行业提供一体化、端到端的新药研发和生产服务，服务范围涵盖化学药研发和生产、生物学研究、临床前测试和临床试验研发、细胞及基因疗法研发、测试和生产等领域。如您有相关业务需求，欢迎点击下方图片填写具体信息。▲如您有任何业务需求，请长按扫描上方二维码，或点击文末“阅读原文/Read more”，即可访问业务对接平台，填写业务需求信息参考资料：[1] Lan, Linxiang et al. (2022) GREM1 is required to maintain cellular heterogeneity in pancreatic cancer. Nature 607,7917: 163-168. DOI:10.1038/s41586-022-04888-7[2] Guo, Ao et al. (2022) cBAF complex components and MYC cooperate early in CD8+ T cell fate.” Nature vol. 607,7917: 135-141. DOI:10.1038/s41586-022-04849-0[3] Sawant, Mithila et al. (2022) Chronologically modified androgen receptor in recurrent castration-resistant prostate cancer and its therapeutic targeting. Science translational medicine 14,649: eabg4132. DOI:10.1126/scitranslmed.abg4132[4] Grey, William et al. (2022) CKS1 inhibition depletes leukemic stem cells and protects healthy hematopoietic stem cells in acute myeloid leukemia.” Science translational medicine 14,650: eabn3248. DOI:10.1126/scitranslmed.abn3248[5] Niborski, Leticia Laura et al. (2022) CD8+T cell responsiveness to anti-PD-1 is epigenetically regulated by Suv39h1 in melanomas. Nature communications 13,1 3739. DOI:10.1038/s41467-022-31504-z[6] Chen, Yang et al. (2022) Oncogenic collagen I homotrimers from cancer cells bind to α3β1 integrin and impact tumor microbiome and immunity to promote pancreatic cancer.” Cancer cell, S1535-6108(22)00275-6. DOI:10.1016/j.ccell.2022.06.011[7] Boehnke, Natalie et al. (2022) Massively parallel pooled screening reveals genomic determinants of nanoparticle delivery. Science 377,6604: eabm5551. DOI:10.1126/science.abm5551[8] Kirchhammer, Nicole et al. (2022) NK cells with tissue-resident traits shape response to immunotherapy by inducing adaptive antitumor immunity. Science translational medicine  14,653: eabm9043. DOI:10.1126/scitranslmed.abm9043[9] Singh, Shivendra et al. (2022) Targeting KDM4 for treating PAX3-FOXO1-driven alveolar rhabdomyosarcoma.” Science translational medicine 14,653: eabq2096. DOI:10.1126/scitranslmed.abq2096本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈。转发授权请在「医药观澜」微信公众号留言联系我们。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。