学术经纬

“复活”抑癌基因,今日《自然》揭示新型表观遗传抗癌药物的作用机制

Image▎药明康德内容团队编辑
2022年,全球首款EZH1/2双重抑制剂valemetostat获得日本监管部门批准上市,用于治疗复发/难治性(r/r)成人T细胞淋巴瘤(ATL)。这是一款靶向表观遗传驱动因素的“first-in-class”抗癌疗法,尽管在临床上的实用性已获得证实,然而实际治疗中,其作用机制和肿瘤细胞的反应并不完全清楚。
日前,东京大学领衔的一支研究团队在顶尖学术期刊《自然》发表论文,确定了抗癌药物valemetostat治疗成人ATL的疗效,并揭示了这类疗法如何针对其靶点——H3K27me3(组蛋白H3的27位赖氨酸三甲基化)重新激活抑癌基因的机制。这些发现对以靶向H3K27me3为代表的新一代表观遗传疗法具有指导意义,有望为具有类似潜在病因的多种癌症带来新疗法。

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H3K27me3是染色体特定组蛋白上的一种甲基化修饰,即蛋白质上被添加上甲基(CH3)基团。这种修饰也被称为表观遗传,也就是在不改变DNA序列的情况下发生可遗传的基因功能变化。当基因及其启动子周围聚集甲基化组蛋白,其表达活性会受到重要影响,所以H3K27me3具有抑制基因表达的作用,过度H3K27me3被看作癌症的主要表观遗传驱动因素之一。
而EZH1/2作为组蛋白甲基转移酶,受到EZH1/2双重抑制剂的作用后,可以防止组蛋白H3的甲基化。研究小组通过使用valemetostat治疗ATL患者的临床试验证明,valemetostat可以减少H3K27me3,从而使癌细胞恢复多个抑癌基因的表达。

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▲临床试验表明valemetostat的抗肿瘤作用(图片来源:参考资料[1])
论文作者介绍,ATL是一类具有多种基因突变的侵袭性瘤,在临床试验中,患者接受valemetostat的治疗超过2年,肿瘤体积缩小,显示出持久的安全性和临床治疗反应。
综合单细胞分析表明,EZH1/2双重抑制剂可消除H3K27me3形成的高度凝聚的染色质结构,恢复多个基因的表达,其中包括许多抑癌基因。

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▲抗癌药物valemetostat的作用机制(图片来源:参考资料[2];Credit:Makoto Yamagishi/东京大学)
然而研究人员也注意到了新的挑战:如果患者长期接受治疗,癌细胞可能会对H3K27me3抑制剂疗法产生耐药性,从而导致癌症复发。在某些病例中,随着时间的推移,癌细胞出现了新的突变。尤其是同样可对H3K27进行甲基化修饰的表观修饰酶PRC2复合物的获得性突变会导致H3K27me3表达增加。
"EZH1/2抑制剂是有效的治疗方法,但我们也发现了长期治疗导致耐药的机制,"研究论文的主要作者Makoto Yamagishi博士指出,"基于这种耐药机制,必须继续改进治疗方法,并开发出能提供更长期治疗效果的联合疗法。"
参考资料:
[1] Makoto Yamagishi et al., (2024) Mechanisms of action and resistance in histone methylation-targeted therapy. Nature Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07103-x 
[2] Researchers reveal mechanism of drug reactivating tumor suppressors. Retrieved Feb. 21, 2024 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1034906

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