EZH2与乳腺癌及其抑制剂研究

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　　摘要：乳腺癌作为女性最常见的肿瘤，其生存率和生存质量往往不能令人满意。目前，众多研究表明乳腺癌的发生、发展机制受到表观遗传修饰的高度影响。果蝇zest基因增强子同源物2（EZH2）作为一种组蛋白甲基转移酶，通过催化组蛋白H3第27位赖氨酸残基（H3K27）的三甲基化参与细胞周期调控、分化和沉默相关靶基因的转录，进而促进肿瘤的发生。目前发现EZH2在多种肿瘤中过表达并与肿瘤的侵袭和预后密切相关，且对EZH2抑制剂的研究已进入临床试验阶段。因此，本文对EZH2在乳腺癌中的作用机制及EZH2抑制剂的研究现状作一综述，旨在为乳腺癌的临床治疗提供参考依据。
　　关键词：乳腺癌;EZH2;EZH2抑制剂
　　中图分类号：R737.9                                文献标识码：A                                  DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.04.015
　　文章编号：1006-1959（2020）04-0047-04
　　Abstract：Breast cancer is the most common tumor in women， and its survival rate and quality of life are often unsatisfactory. At present， many studies have shown that the genesis and development mechanism of breast cancer are highly affected by epigenetic modification. Drosophila zest gene enhancer homolog 2 （EZH2）， as a histone methyltransferase， participates in cell cycle regulation and differentiation by catalyzing the trimethylation of histone H3 lysine residue （H3K27） at position 27 and silence the transcription of related target genes， which in turn promotes tumorigenesis. EZH2 has been found to be over-expressed in many tumors and is closely related to tumor invasion and prognosis， and research on EZH2 inhibitors has entered clinical trials. Therefore， this article reviews the mechanism of EZH2 in breast cancer and the research status of EZH2 inhibitors， in order to provide a reference for the clinical treatment of breast cancer.
　　Key words：Breast cancer;EZH2;EZH2 inhibitors
　　目前，乳腺癌的发病率逐年上升，已成为女性最常见的恶性腫瘤。国际癌症研究中心（IARC）数据显示，每年约有24万例新发患者，发病率达11.9%，死亡率暂居第2位[1]。近年来，我国乳腺癌的发病率明显升高，发病年龄呈年轻化趋势[2]。随着肿瘤分子标志物的发现，乳腺癌的治疗手段逐渐从单一的手术转变为化疗、内分泌治疗及靶向治疗的综合治疗模式，极大地改善了部分患者的预后。但仍有约20%三阴性乳腺癌（TNBC）是最具侵袭性的乳腺癌亚型，治疗手段仅限于细胞毒治疗，且易产生耐药性[3]。虽然乳腺癌的检测和治疗已经取得了很大的进展，但生存率和生存质量仍不能令人满意，因此，迫切需要新的治疗靶点的发现。果蝇zest基因增强子同源物2（zestehomolog2，EZH2）是由EZH2基因编码的组蛋白甲基转移酶[4]，与SUZ12和EED形成多疏蛋白复合体2（polycomb repressive complex，PRC），催化组蛋白H3第27位赖氨酸残基（H3K27）的三甲基化，导致抑癌基因失活，转录沉默[5，6]。研究表明，在包括乳腺癌在内的多种肿瘤中发现EZH2的高表达，且与肿瘤的不良预后相关。在体外实验中，EZH2抑制剂能够明显抑制肿瘤细胞的增殖及促进细胞凋亡，有望成为乳腺癌新的治疗靶点。本文就EZH2与表观遗传学的关系及其在乳腺癌的作用机制、EZH2抑制剂的现状作一综述。
　　1 EZH2与表观遗传学
　　1.1表观遗传学  表观遗传学修饰是指核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的性状发生可遗传的改变。核小体是由约146个碱基对的双链DNA和一个组蛋白八聚体组成的真核生物染色质基本结构单位。组蛋白富含碱性赖氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）的残基，通过特定的酶家族的作用，经历化学共价修饰（如乙酰化，甲基化，磷酸化和泛素化），产生表观遗传学修饰。其中，组蛋白甲基化共价修饰引起了广泛关注。于2000年首次被发现[7]，2003年开始研究这种共价修饰和基因转录调控的关系[8]。已有多项研究证明，靶标基因的组蛋白甲基化与多种癌症的细胞增殖、耐药性及不良预后相关[9]。 　　组蛋白甲基转移酶（HMTs）家族包括组蛋白赖氨酸甲基转移酶（HKMTs）和蛋白质/组蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMTs）[10]。其催化组蛋白和非组蛋白中特定赖氨酸或精氨酸氨基酸侧链的甲基化。通过经典的SN2机制将甲基从S-腺苷-L-甲硫氨酸（S-Adenosyl-L-methionine，SAM）转移到赖氨酸残基产生甲基化蛋白和S-腺苷-L-高半胱氨酸（S-Adenosyl-L-homocysteine，SAH）[11]，从而导致激活转录或基因沉默。这些染色质核心组蛋白翻译后修饰在基因调节、细胞分化和DNA损伤修复中起着至关重要的作用[12]。EZH2作为一种组蛋白甲基轉移酶，组蛋白甲基化修饰有望成为恶性肿瘤治疗的重要靶点。目前，具有抗肿瘤活性的组蛋白甲基化酶抑制剂有二十多种，其中关于EZH2抑制剂的研究成果最多。
　　1.2 EZH2基因  EZH2基因位于人类染色体7q35上，编码组蛋白甲基转移酶（EZH2）。与SUZ12和EED共同构成多疏蛋白复合体PRC2，PRC2与PRC1共同构成多疏基因家族PcG（polycomb group）蛋白。Pc G[5]于1999年Jacobs和van Lohuizen 首次从黑腹果蝇中发现，是一种高度保守表观遗传效应物，通过组蛋白翻译后修饰维持一些基因的沉默状态，是长期转录沉默所必需的。EZH2具有组蛋白甲基化转移酶的活性。每个 EZH2含有一个提供甲基转移酶活性部位的SET结构域，必需通过其内部的SET结构域才能催化组蛋白H3第27位赖氨酸残基（H3K27）的三甲基化，导致染色质凝集及转录抑制，使参与细胞周期调控、分化和增殖的靶基因转录沉默（如HOX家族的基因），进而促进肿瘤的发生。
　　2 EZH2与乳腺癌
　　EZH2的高表达和高水平的H3K27me3与多种人类肿瘤相关，包括乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、淋巴瘤和白血病等[13，14]。越来越多的证据表明，EZH2与肿瘤细胞增殖、侵袭性和远处转移有关[15-17]。近年来，乳腺癌与EZH2的关系成为研究热点。EZH2的高表达与乳腺上皮细胞向肿瘤的转化有关，在浸润性乳腺癌及原位癌中的表达率高于良性乳腺病变组织，其中三阴性乳腺癌（TNBC）中的表达率最高（约90.9%）[18]。一项包括了400例乳腺癌的队列研究发现，EZH2在侵袭性较高的三阴性型乳腺癌中过表达[19]。多项研究证实，EZH2的过表达与肿瘤大小、疾病分期、发病年龄、激素受体阴性状态、生存不良等因素有关。Collett K等[20]研究指出，EZH2的表达与侵袭性乳腺癌的多个特征有关，如：p53突变、her-2表达，肾小球微血管增生等，在多因素分析中EZH2是预测预后的唯一相关变量。相反，雌激素阳性型乳腺癌具有较好的预后，但EZH2低表达与ER、PR呈负相关[21]。
　　2.1 EZH2在乳腺癌中的信号通路  EZH2通过激活多种信号通路导致乳腺癌的发生：①p RB-E2F通路：EZH2基因位于p RB-E2F信号通路的下游，高表达的EZH2加速G0/G1期细胞进入S期，促进肿瘤细胞及正常细胞的增殖[5]，从而导致乳腺癌的发生。②雌激素和Wnt信号通路：EZH2通过其两个N-末端结构域，反式激活雌激素和Wnt信号通路的靶基因，从而促进细胞的增殖[22]，研究认为EZH2是一种具有动态活性的双功能转录调控因子，通过雌激素和Wnt通路为EZH2在肿瘤发生中的作用提供了机制。另有学者认为MEK-ERK-Elk-1通路是癌细胞中上调的信号转导通路之一，与EZH2过表达有关[23]。Elk-1不仅是ERK下游的关键因子，也是EZH2的转录因子。ERK通过控制转录因子的磷酸化（包括Elk-1）和通过EZH2和组蛋白H3甲基化的染色质重构，在基因调控中起多效性作用。
　　2.2 EZH2与上皮细胞-间质充转化  上皮-间质充转化（epithelial mesenchymal transformation，EMT）一直是研究癌症远处转移的主要研究领域之一。EMT的进展是一个多步骤的过程，通过正常上皮细胞的极性丧失、基底膜的结构改变和信号网络破坏，进展到EMT和血管生成，导致肿瘤生长。EMT与三阴性乳腺癌（TNBC）切相关[24]，可导致细胞浸润和远处转移，是TNBC亚型的侵袭性特征。
　　3 EZH2抑制剂
　　近年来，EZH2靶向抑制剂的研究工作相继进行，动物模型中的初步数据初见成效，目前对于EZH2抑制剂的研究正在进行临床前试验。
　　3.1 DZNep  DZNep是第一个被发现的EZH2抑制剂，是一种SAH水解酶抑制剂。DZNep通过干扰SAM和SAH代谢，抑制甲硫氨酸循环，使万能供甲基SAM减少，从而通过旁路途径耗尽EZH2蛋白，间接降低相关的H3K27me3水平，诱导乳腺MCF7癌细胞发生时间依赖性凋亡[25]。DZNep作为一种间接抑制剂，其抑制组蛋白甲基化的作用具有非特异性，对EZH2的特异性较低。
　　3.2 EPZ005687  2-吡啶酮化合物的诞生标志着EZH2的高效选择性抑制剂的出现。其中第一个被报道的选择性抑制剂是EPZ005687，与辅因子SAM竞争，与肽底物不竞争，选择性地降低H3K27me3和H3K27me2。EPZ005687对PRC2/EZH2复合物的选择性超过其他15种甲基转移酶的500倍，对PRC2/EZH2复合物的选择性超过PRC2/ EZH1复合物的50倍[26]。EPZ005687显示H3K27me3对EZH2野生型（WT）、Y641-和a677突变型淋巴瘤细胞以及包括乳腺癌和前列腺癌在内的其他癌症细胞系的剂量依赖性抑制。
　　3.3 GSK126  另一个经高温超导和后续优化开发的小分子EZH2抑制剂是GSK126，与EPZ005687具有类似的核心结构，与辅因子SAM竞争。GSK126对EZH2的选择性是其他甲基转移酶的1000多倍，对EZH2的选择性超过EZH1的150倍，对野生型和突变型EZH2均有抑制作用，但对EZH2突变的细胞能更有效地抑制增殖[27]。在具侵袭性的karpa-422弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）异种移植模型中，GSK126通过腹腔给药，显著降低了肿瘤体积（91%～100%）、提高存活率，降低H3K27me3水平，增加EZH2靶基因表达。GSK126虽被治疗的小鼠很好地耐受，但目前仍有口服生物利用度和血脑屏障通透性问题。GSK126在2014年进入I期临床试验，作为GSK2816126用于各种淋巴瘤、实体瘤和多发性骨髓瘤患者。 　　3.4 El1  第三种独立的SAM竞争性抑制剂El1，对EZH2的选择性是其他甲基转移酶的10000倍，是EZH1的选择性是90倍[28]。El1与上述的2-吡啶酮类抑制剂具有相似的特性，对EZH2突变体的效力相同，对EZH2野生体的抑制微弱。在不影响EZH2蛋白水平的情况下，抑制H3K27me2/3水平，并抑制携带EZH2突变株的细胞生长，导致细胞周期阻滞和凋亡。
　　3.5 UNC1999  UNC1999是第一个具有口服生物活性的EZH2抑制剂。同时也是第一个双EZH2/EZH1抑制剂，对EZH2的选择性仅是EZH1的10倍左右，具有靶向EZH2和EZH1的潜力。另外，对EZH2/EZH1的选择性是其他15个甲基转移酶的1000倍。同样UNC1999与SAM竞争，与肽底物不竞争，在不影响EZH2蛋白水平情况下，降低癌细胞中H3K27me3水平和抑制细胞增殖，显示出较低的细胞毒性[29]。后来，一种新的模拟UNC1999的药物JQEZ5被报道，它对EZH2 Y641F突变体非常有效，该突变通过重组染色质结构诱导淋巴瘤和黑色素瘤的凋亡[30]。
　　3.6 EPZ-6438  EPZ-6438又称tazemetostat，是2013年以后被报道的一种新型口服活性EZH2抑制剂。比EPZ005687药效更强，具有更好的药代动力学特性及口服生物利用度。Tazemetostat同样是与SAM竞争，对野生型和突变型EZH2有较强的抑制作用，对EZH2的选择性是EZH1的 35倍，是其他甲基转移酶的选择性4500倍[31]。EPZ-6438对携带smarcb1突变体恶性横纹肌样肿瘤的小鼠进行治疗，H3K27me3水平下降，肿瘤呈剂量依赖性消退[32]。2013年6月启动EPZ-6438在晚期实体瘤或b细胞淋巴瘤患者中的I/II期临床试验（NCT01897571）。另外两项临床试验（NCT02395601和NCT02082977）正在积极招募患者，目前正在对EZH2突变的B细胞非霍奇金淋巴瘤（NHL）和smarcb1缺陷肿瘤进行进一步研究。
　　目前，对EZH2抑制剂的研究不仅局限于动物实验，越来越多的临床试验数据被报道。Tazemetostat单药治疗的Ⅰ/Ⅱ期临床试验和GSK126/CPI-1205的Ⅰ期临床试验正在包括NHL、FL、DLBCL、儿童淋巴瘤和实体瘤中进行。此外，tazemetostat联合R-CHOP（利妥昔单抗加环磷酰胺、多柔比星、长春新碱、强的松龙）方案、强的松（NCT01897571）和PDL1拮抗剂（NCT02220842）的临床试验也正在进行中[33]。Tazemetostat的治疗效果显著，而GSK126的Ⅰ期临床试验结果不太令人满意，CPI-1205的临床试验仍在进行中。有研究报道[34]，采用2-吡啶酮EZH2抑制剂治疗的肿瘤，通过使某些残基突变，可产生获得性耐药，这种获得性耐药为EZH2抑制剂的设计带来了新的挑战。在设计和合成新的抑制剂方面需要做出不断地努力，或者通过小分子靶向SET结构域或破坏EZH2与EED和SUZ12的相互作用，可能是第二代EZH2抑制剂的有效药物发现策略[35]。
　　4总结
　　乳腺癌是妇女癌症死亡的第2大原因，尽管在过去20年中取得了许多进展，但转移性疾病仍然是乳腺癌患者死亡的主要原因。虽然乳腺癌的检测和治疗已经取得了很大的进展，但生存率和生存质量往往不能令人满意。尤其是三陰性乳腺癌患者，迫切需要新的乳腺癌治疗方法的发现。EZH2与乳腺癌的发生、发展及转移密切相关，EZH2的抑制剂能抑制乳腺癌肿瘤细胞的生长及诱导癌细胞的凋亡，有望成为使乳腺癌患者获益的治疗靶点。目前关于EZH2抑制剂的研究正在进行临床试验，期待能为乳腺癌的治疗提高新的路径。
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　　收稿日期：2019-11-12;修回日期：2019-12-02
　　編辑/成森
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