葉磊　冉莎　任小利　張偉　舒蕾　劉慶香

摘要：人二氫乳清酸脫氫酶（Human dihydroorotate dehydrogenase，hDHODH）是一種參與嘧啶從頭合成途徑的限速酶，迅速生長和分裂的細(xì)胞需要大量的從頭合成嘧啶來維持其增長，因此，抑制hDHODH則可抑制嘧啶的從頭合成，從而抑制細(xì)胞的快速增殖，研究表明，hDHODH可能是一個治療癌癥、移植排異、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、自身免疫性疾病、抗病毒等的潛在靶標(biāo)。本文主要討論hDHODH在癌癥和抗病毒領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人二氫乳清酸脫氫酶;癌癥;白血病;黑色素瘤;病毒

人二氫乳清酸脫氫酶（Human dihydroorotate dehydrogenase，hDHODH）將二氫乳清酸（Ldihydroorotate，DHO）轉(zhuǎn)化為乳清酸（orotate，ORO），是嘧啶核苷酸從頭合成途徑第四步反應(yīng)的關(guān)鍵酶，抑制hDHODH則可抑制嘧啶的從頭合成，而細(xì)胞的快速增殖需要大量的從頭合成嘧啶，因此可通過抑制hDHODH來阻止細(xì)胞的快速增殖，從而達(dá)到治療癌癥、移植排異、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、自身免疫性疾病、抗病毒等的目的。

1 癌癥

hDHODH在DNA形成中的基本作用就是使它成為腫瘤化療的一個理想靶標(biāo)。Brown等人[1]認(rèn)為阻斷TNBC細(xì)胞嘧啶合成途徑會阻礙他們的DNA修復(fù)能力，可使化療時DNA損傷效應(yīng)更敏感。事實上，他們將TNBC細(xì)胞暴露于阿霉素（一種常用的化療藥物）和來氟米特（hDHODH抑制劑）的混合物中，表明來氟米特對異種移植腫瘤有顯著的致敏作用。這些研究提供了關(guān)鍵的臨床前證據(jù)，由于化療暴露而誘導(dǎo)的從頭合成嘧啶適應(yīng)性重編程可被利用，用以提高治療TNBC的基因毒性化療藥物的抗癌活性。

p53失活是人類腫瘤發(fā)展過程中的常見事件，盡管p53腫瘤抑制因子的許多功能影響線粒體過程，但線粒體生理改變在p53反應(yīng)調(diào)節(jié)中的作用仍不清楚。Khutornenko等人已經(jīng)證明，由于抑制DHODH，從頭合成嘧啶的損傷如何觸發(fā)激活，以響應(yīng)電子傳遞鏈復(fù)合物III的抑制。作者發(fā)現(xiàn)，在人結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)線粒體呼吸鏈復(fù)合物III抑制，可以防止補充尿苷或乳清酸。更多的實驗數(shù)據(jù)表明，RNA干擾下調(diào)DHODH可導(dǎo)致p53抑癌基因的積累和凋亡細(xì)胞的死亡。Lindmark等人[2]提出了一種通過施用治療有效量的HER受體抑制劑和治療有效量的hDHODH抑制劑來治療患者的方法。hDHODH在腫瘤細(xì)胞生長機制中的特殊作用近年來得到了更好的理解。研究結(jié)果表明，谷氨酰胺通量的增加產(chǎn)生了DHODH抑制的弱點，由于ATR激活的固有缺陷，導(dǎo)致PTEN缺陷細(xì)胞的合成，因此，DHODH的抑制可能是PTEN突變癌患者的一種有希望的治療方法。

Fairus等人在評估hDHODH抑制劑對敏感和非敏感乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生ATP和ROS的影響后，認(rèn)為表達(dá)高水平hDHODH的細(xì)胞對hDHODH抑制劑更敏感，無論其致癌狀態(tài)如何。然而快速生長的癌細(xì)胞對hDHODH抑制劑表現(xiàn)出更高的敏感性，hDHODH基因低表達(dá)的癌細(xì)胞對hDHODH抑制劑具有耐藥性。Yin等人已經(jīng)開發(fā)了一種測定方法，用于測量培養(yǎng)的HeLa細(xì)胞和成纖維細(xì)胞以及同一患者的III期胃癌和鄰近正常組織中hDHODH的活性，數(shù)據(jù)表明HeLa細(xì)胞中DHODH活性顯著高于正常成纖維細(xì)胞，惡性腫瘤組織中DHODH活性顯著高于鄰近正常組織。這一結(jié)果表明，hDHODH在癌癥中的活性不僅是細(xì)胞對高嘧啶需求的反應(yīng)，而且是癌癥組織的特異性反應(yīng)和特征。

1.1 白血病

盡管對急性髓細(xì)胞白血?。ˋML）的遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的研究取得了重大進展，但仍然需要開發(fā)更為特異和有效的治療方法。急性髓細(xì)胞白血病是一種骨髓系血細(xì)胞癌，其特征是異常白細(xì)胞迅速生長，積聚在骨髓中，干擾正常血細(xì)胞的生成。急性髓細(xì)胞白血病是影響成人的最常見的急性白血病，進展迅速，如果不治療，通常在數(shù)周或數(shù)月內(nèi)就會致命。

在2016年秋季幾乎同時發(fā)布的兩個版本中，馬薩諸塞州總醫(yī)院（MGH）和哈佛干細(xì)胞研究所（HSCI）的研究人員在AML方面取得了突破性的發(fā)現(xiàn)，這是40年來從未出現(xiàn)過新的治療方法，也在hDHODH領(lǐng)域開辟了全新的前景。當(dāng)造血干細(xì)胞和造血祖細(xì)胞不能分化為成年白細(xì)胞，而是在不成熟狀態(tài)下被冷凍時，AML就會發(fā)生。這些不成熟的細(xì)胞占據(jù)了骨髓中的空間，排擠了健康的細(xì)胞，使體內(nèi)健康的血細(xì)胞數(shù)量下降變得更加困難。

為了篩選能克服急性髓系白血病骨髓細(xì)胞分化障礙的藥物，作者利用在小鼠骨髓細(xì)胞中轉(zhuǎn)導(dǎo)的雌激素受體（ER）HoxA9融合蛋白建立了分化模型，并將其用于33萬個小分子的數(shù)據(jù)庫進行篩選。其中12個顯示出誘導(dǎo)髓系分化的能力。選擇了兩個化合物進行進一步的研究，作者通過RNA測序分析了兩個細(xì)胞系（每個化合物一個）的上調(diào)基因，從而產(chǎn)生了對每種藥物耐藥的細(xì)胞系，并闡明了耐藥機制。只有8個基因在細(xì)胞系中共享，其中一個編碼DHODH，兩個化合物都被證實是hDHODH的抑制劑，這些結(jié)果表明hDHODH調(diào)節(jié)髓系分化。然后，作者選擇了一種更有效、更具選擇性的hDHODH抑制劑布喹那進行體內(nèi)實驗。布喹那已經(jīng)在其他腫瘤上進行了臨床試驗，但沒有在白血病上進行試驗，它在各種AML小鼠模型中，包括人類細(xì)胞系異種移植物、患者來源的異種移植物和同基因小鼠模型中進行試驗，結(jié)果顯著的誘導(dǎo)了髓系分化，延緩了疾病的發(fā)展，并減輕了白血病起始細(xì)胞的負(fù)擔(dān)。這些發(fā)現(xiàn)說明hDHODH具有作為AML分化的體內(nèi)治療靶點的潛力，提高了利用新型hDHODH抑制劑治療AML患者的臨床試驗的可能性。阿斯蘭制藥公司（ASLAN）是一家專注于開發(fā)針對亞洲常見腫瘤類型的免疫療法和靶向藥物的生物技術(shù)公司，于2017年3月2日宣布與新加坡癌癥科學(xué)研究所（CSI）和國立大學(xué)癌癥研究所開展研發(fā)合作，新加坡（NCIS）研究ASLAN003抗急性髓細(xì)胞白血病（AML）的潛力，ASLAN003被認(rèn)為是同類中最好的口服活性小分子hDHODH抑制劑。該化合物已完成I期試驗，并已證明具有良好的藥代動力學(xué)和耐受性。

1.2 黑色素瘤

黑色素瘤是黑素細(xì)胞的惡性腫瘤。原發(fā)性黑色素瘤是一種皮膚腫瘤，但在眼睛的黑色素細(xì)胞（葡萄膜黑色素瘤）中也可以看到，盡管不太常見。黑色素瘤是一種罕見的皮膚癌，但它是大多數(shù)皮膚癌相關(guān)死亡的基礎(chǔ)，盡管經(jīng)過多年的實驗室和臨床研究，但黑色素瘤的治療仍然有限。BRAF存在于大多數(shù)黑色素瘤中，致癌性BRAF的突變與黑色素瘤細(xì)胞惡性生長有關(guān)。Zon等人篩選了一個含有2000種化合物的數(shù)據(jù)庫，用于抑制BRAF（V600E）中的神經(jīng)嵴發(fā)育，其中一些hDHODH抑制劑如來氟米特幾乎能夠完全抑制斑馬魚的神經(jīng)嵴發(fā)育。特別是在體外和體內(nèi)小鼠異種移植研究中，當(dāng)hDHODH抑制劑單獨使用或與BRAF癌基因抑制劑聯(lián)合使用時，觀察到黑色素瘤生長減少。

2 病毒

大多數(shù)抗病毒藥物對艾滋病、流感、皰疹、丙型肝炎和乙型肝炎感染等威脅生命的疾病具有很高的治療價值，它們抑制病毒復(fù)制所必需的特定病毒編碼酶。這種方法有幾個缺點，包括效率降低和對特定病毒的選擇性窄。病毒的生理學(xué)和致病性通常高度依賴于宿主細(xì)胞因子。病毒蛋白質(zhì)和基因組通常利用宿主細(xì)胞機制產(chǎn)生具有高度傳染性的病毒子代，并且常常逃避和對抗宿主抗病毒免疫反應(yīng)。這為靶向病毒復(fù)制和發(fā)病機制所需的宿主途徑提供了治療機會，并允許設(shè)計抗病毒藥物。

hDHODH是一個潛在的抗病毒靶點，Das等人發(fā)現(xiàn)了一種非常有效的先導(dǎo)化合物6氟2（5異丙基2甲基4苯氧基苯基）喹啉4羧酸，其抑制hDHODH的IC50為1nM，抑制VSV和WSN流感病毒復(fù)制的EC50值分別為2nM和41nM。hDHODH抑制劑還可對抗登革熱病毒和寨卡病毒，DD264和布喹那都能增強人類細(xì)胞中抗病毒基因的表達(dá)，這兩種化合物的抗病毒活性嚴(yán)格依賴于細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄、核輸出機制以及需要IRF1轉(zhuǎn)錄因子。

3 總結(jié)

人二氫乳清酸脫氫酶是治療自身免疫性疾病的有效靶點，包括類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和多發(fā)性硬化。近年來，該領(lǐng)域為hDHODH抑制劑的治療應(yīng)用提供了新的機會，特別是在以下兩個領(lǐng)域：第一是發(fā)現(xiàn)hDHODH作為體內(nèi)AML分化的治療靶點，這有可能在未來的臨床試驗中使用新的、優(yōu)化的hDHODH抑制劑治療AML患者;第二是通過靶向病毒復(fù)制和發(fā)病所需的嘧啶途徑提供治療機會。

參考文獻：

[1]Brown KK，Spinelli JB，Asara JM，Toker A.Adaptive reprogramming of de novo pyrimidine synthesis is a metabolic vulnerability in triplenegative breast cancer.Cancer Discov 2017，7（4）：3919.

[2]Lindmark，B.，McHale，M.T.，Ooi L.Combination of a dihydroorotate dehydrogenase（DHODH）inhibitor and a HER receptor inhibitor for use in the treatment of cancer.WO2017037292（2017）.

基金：重慶市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（S202014 315013）;重慶市教育委員會科學(xué)技術(shù)研究項目（KJQN2020 04503）資助

*通訊作者：任小利（1987—），女，漢族，重慶人，碩士，講師，研究方向：新藥研發(fā)。