黃 力, 嚴小蓉, 吳君華, 馮 崗, 徐維國

(四川省綿陽市中心醫(yī)院, 1. 呼吸與危重癥醫(yī)學科, 2. 腫瘤科, 四川 綿陽, 621000)

惡性腫瘤是一種由多種病因引起的正常組織或細胞無限增殖與發(fā)展的疾病，發(fā)病率與病死率較高[1]。西醫(yī)主要采用手術、放化療、靶向治療、免疫治療對惡性腫瘤進行治療，但均易出現(xiàn)術后復發(fā)、轉(zhuǎn)移、藥物不良反應，嚴重影響患者生活質(zhì)量及預后[2-3]。中醫(yī)藥治療惡性腫瘤的不良反應少，聯(lián)合其他療法可達到增強療效和減輕不良反應的效果[4-5]。因此，抗腫瘤中醫(yī)藥的研究與開發(fā)是目前臨床腫瘤治療的重中之重。近年來基于表觀遺傳學改變的抗腫瘤作用逐步成為國內(nèi)外研究的熱點，但基于表觀遺傳學改變的中藥活性成分靶向抗腫瘤具體作用機制還不完全明確。本文從表觀遺傳學改變與相關藥物、基于表觀遺傳學改變抗腫瘤作用、中藥活性成分通過調(diào)節(jié)DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA(ncRNA)、染色質(zhì)結(jié)構重塑靶向抗腫瘤等方面對中藥活性成分的抗腫瘤機制進行綜述，以期為基于表觀遺傳學改變的靶向抗腫瘤新藥的研發(fā)提供思路。

1 表觀遺傳學改變與相關藥物

1.1 表觀遺傳學改變

表觀遺傳學改變是可逆的，是臨床抗腫瘤研究的一個潛在靶點。表觀遺傳改變能夠通過DNA甲基化、組蛋白修飾、ncRNA調(diào)控、染色質(zhì)結(jié)構重塑等來調(diào)控基因的表達影響腫瘤進展[6]。隨著表觀遺傳學改變與相關藥物研究的不斷深入，表觀遺傳改變藥物可能是腫瘤治療的新方向。

1.2 表觀遺傳學改變相關藥物

表觀遺傳改變藥物包括DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑(DNMTis)[7]、組蛋白去乙酰化酶抑制劑(HDACis)[8]等，而DNMTis包括核苷類抑制劑、核苷衍生物抑制劑、非核苷類DNMT抑制劑。HDACis主要有針對組蛋白去乙?；?HDAC)的belinostat和多梳抑制復合物2亞基的增強劑(EZH2)的抑制劑EPZ-6438。

1.2.1 DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑、核苷類抑制劑: Azacitidine和Decitabine是常見的核苷類抑制劑，低劑量核苷類抑制劑可激活因甲基化沉默的細胞周期蛋白，從而促進細胞分化，而高劑量核苷類抑制劑可導致細胞凋亡[9]。研究[10]發(fā)現(xiàn), Azacitidine甲基化機制后，將其應用于骨髓增生異常綜合征(MDS)的臨床治療中。但核苷類抑制劑存在不良反應如惡心、嘔吐、腹瀉甚至突變損傷、骨髓抑制等，限制了其在惡性腫瘤中的臨床應用。

1.2.2 DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑、核苷衍生物抑制劑: Zebularine是常見的核苷衍生物抑制劑，具有低細胞毒性和增敏放化療等優(yōu)點，可能與促進DNMT與DNA的結(jié)合形成共價復合物相關[11]。Zebularine可誘導復制依賴性DNA雙鏈斷裂，該斷裂優(yōu)先通過同源重組修復[12]。Zebularine以環(huán)磷酸鳥苷-AMP (cGAMP)合酶(cGAS)和干擾素基因刺激因子(STING)依賴的方式導致干擾素應答水平增高，特異性地敏化cGAS-STING通路對DNA刺激的反應[13]。

1.2.3 DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑、非核苷類DNMT抑制劑: 非核苷類DNMT抑制劑已廣泛應用于多種惡性腫瘤的臨床治療[14]。MC3353是一種喹諾酮類非核苷化合物，能下調(diào)腫瘤細胞中的DNMT3A蛋白水平，從而抑制腫瘤細胞的增殖[15]。SGI-1027是一種與AH057高協(xié)同作用的非核苷類DNMT抑制劑，能夠作用于受DNMT1調(diào)控的下游效應分子, AH057與SGI-1027的組合通過促進細胞凋亡和周期停滯協(xié)同抑制腫瘤增殖[16]。谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶P1 (GSTP1)甲基化抑制劑SGI-1027可調(diào)控DNMT1、DNMT3啟動GSTP1啟動子甲基化，從而導致腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和耐藥[17]。

1.2.4 組蛋白去乙?；敢种苿? HDACis抗腫瘤機制可能與抑制細胞分化、周期生長、血管生成、細胞凋亡及免疫調(diào)節(jié)有關。HDACis對多種惡性腫瘤都有抗腫瘤作用[18]。HDACis常見的不良反應主要有疲勞、骨髓抑制、胃腸道紊亂等，多為輕度至中度[19]。HDACis可調(diào)控周期蛋白抑制黑色素瘤的增殖，促進其細胞凋亡[20], 但對于啟動子甲基化的基因沉默，HDACis卻無能為力，且HDACis作為單一治療劑在實體瘤中的治療效果并不令人滿意，并且還可能出現(xiàn)耐藥性。因此，HDACis聯(lián)合放療、化療、光療、靶向治療和免疫療法的相關研究[21]已逐步深入。

然而，這些表觀遺傳改變藥物DNMTis、HDACis仍存在耐藥性、不良反應及應答率低等問題，嚴重影響了表觀遺傳改變藥物的臨床應用。研究發(fā)現(xiàn)，表觀遺傳藥物與其他手段聯(lián)用具有很大的臨床應用和科學研究的潛力，可一定程度上改善藥物應答率低的問題，但具體的作用機制還不完全明確，仍需進一步深入研究。

2 基于表觀遺傳學改變抗腫瘤

表觀遺傳學改變并不影響DNA的堿基序列，但遺傳表觀被改變，而DNMT、組蛋白修飾、ncRNA、染色質(zhì)結(jié)構重塑是惡性腫瘤進展的關鍵步驟。因此，調(diào)控表觀遺傳學改變對惡性腫瘤的臨床治療、診斷及預后具有重要臨床意義。

2.1 基于DNA甲基化抗腫瘤

DNA甲基化是在DNMT1、DNMT3甲基轉(zhuǎn)移酶的作用，以共價鍵結(jié)合S腺苷甲硫氨酸(SAM)的甲基進行DNA修飾[22]。腫瘤細胞的特征在于異常的DNA甲基化(全基因組低甲基化和位點特異性高甲基化)，主要針對基因表達調(diào)控元件中的胞嘧啶磷酸化鳥嘌呤島(CpGI)。CpGI甲基化主要靶向以蛋白H3第27位賴氨酸K三甲基化(H3K27me3)標記的低基因表達為特征的啟動子，用DNA甲基化取代組蛋白修飾確保更穩(wěn)定的基因阻遏。DNMT1主要通過DNA復制后將甲基轉(zhuǎn)移到半甲基化的DNA鏈上來維持甲基化, DNMT3可甲基化未修飾的胞嘧啶殘基，稱為從頭甲基化[23]。DNA甲基化誘導抑制性和緊密結(jié)合的染色質(zhì)結(jié)構，這可減少參與DNA修復、凋亡、分化、耐藥性、血管生成和轉(zhuǎn)移的基因的表達。腫瘤中基因啟動子的超甲基化導致細胞周期蛋白下調(diào)[24]。因此, DNA甲基化可應用于早期腫瘤的診斷和預后研究，針對DNA甲基化的抑制劑在惡性腫瘤的臨床治療中發(fā)揮重要的抗腫瘤作用。

2.2 基于組蛋白修飾抗腫瘤

組蛋白是包裹DNA的核蛋白，經(jīng)翻譯后修飾如組蛋白中氨基酸的甲基或乙?；奶砑踊蛉コ?，可通過構象的改變促進或阻礙轉(zhuǎn)錄因子的表達發(fā)揮抗腫瘤作用。組蛋白修飾是在組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HATs)、HDAC、組蛋白賴氨酸K甲基轉(zhuǎn)移酶(KMT)、組蛋白賴氨酸去甲基化酶(KDMs)的催化下調(diào)節(jié)組蛋白表達的動態(tài)過程。HDAC的活性減少了組蛋白的乙?；?，導致DNA/組蛋白復合體的致密化，從而參與惡性腫瘤的進展[25]。組蛋白甲基化是在KMT催化下添加甲基，可被KDMs去除，從而導致組蛋白去甲基化影響轉(zhuǎn)錄表達。H3K79me3與卵巢癌染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域相關的組蛋白標記，組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶H3K79處的甲基化由類端粒信號傳導干擾物(DOT1L)催化, DOT1L激活促進同源盒蛋白HOXA9的轉(zhuǎn)錄, H3K79甲基化與參與DNA損傷反應和細胞存活機制的基因調(diào)節(jié)過程[26]。EZH2是一種表觀遺傳修飾因子，是多梳抑制復合物2 (PRC2)的成員，通常參與轉(zhuǎn)錄抑制。EZH2是PRC2復合物的酶催化亞單位，可通過H3K27的三甲基化改變基因表達, EZH2可抑制細胞增殖、侵襲、腫瘤轉(zhuǎn)移、血管生成和化療抗性[27]。因此，組蛋白修飾可調(diào)控抑癌或促癌基因的轉(zhuǎn)錄，進一步影響腫瘤細胞的功能，且調(diào)控組蛋白修飾一定程度上可參與抗腫瘤作用。

2.3 基于ncRNA抗腫瘤

ncRNA是一種能被轉(zhuǎn)錄但不能被翻譯為蛋白質(zhì)的功能性RNA。ncRNA包括長鏈非編碼RNA(LncRNA)、微小RNA(miRNA)、環(huán)狀RNA(circRNA)等。LncRNA可通過調(diào)控腫瘤細胞狀態(tài)、分化、發(fā)育等影響腫瘤的進展，可能與染色質(zhì)重塑、轉(zhuǎn)錄、RNA編輯、RNA降解、翻譯調(diào)控、RNA剪接等相關[28]。circRNA不僅可調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的定位和活性，還可與miRNA結(jié)合，促進腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移[29]。ncRNA可調(diào)控腫瘤代謝重編程、致癌蛋白的穩(wěn)定性和EMT過程等來發(fā)揮抗腫瘤作用。因此, ncRNA雖不能翻譯蛋白質(zhì)，但參與惡性腫瘤進展的多種生物學過程。

2.4 基于染色質(zhì)結(jié)構重塑抗腫瘤

染色質(zhì)結(jié)構重塑與基因表達、沉默、DNA復制和修復等相關。腫瘤細胞利用多種可誘導染色質(zhì)結(jié)構轉(zhuǎn)變的ATP依賴性染色質(zhì)重塑復合物來維持染色質(zhì)處于動態(tài)狀態(tài)。ATP依賴的染色質(zhì)重塑復合物主要分為模擬轉(zhuǎn)換(ISWI)家族復合體、轉(zhuǎn)換缺陷/蔗糖不發(fā)酵(SWI/SNF)家族復合體、INOsitol需求80(INO80)家族復合體、染色質(zhì)解旋酶和DNA 結(jié)合結(jié)構域(CHD)家族復合體[30]。通過DNA易位，ISWI和CHD亞家族滑動核小體并排列成規(guī)則間隔的陣列。而SWI/SNF亞家族從染色質(zhì)中置換核小體，促進轉(zhuǎn)錄機制和DNA修復因子在DNA上的募集。除DNA易位外, ISWI、CHD和 INO80亞家族為核小體的組織和編輯保駕護航。SWI/SNF在多種惡性腫瘤中存在突變, 20%～25%的胃癌、結(jié)直腸腸癌、甲狀腺癌等惡性腫瘤中有顯著突變[31]。INO80復合物參與端粒調(diào)節(jié)、著絲粒穩(wěn)定性、染色體分離及DNA復制穩(wěn)定、合成恢復、損傷耐受等過程[32]。CHD重塑通過組裝或拆卸核小體，進一步改變核小體之間的物理間距和交換組蛋白變體[33]。因此，染色質(zhì)結(jié)構重塑可調(diào)控相關基因的表達、沉默、DNA復制和修復，或參與端粒調(diào)節(jié)、著絲粒穩(wěn)定性、染色體分離等過程，導致惡性腫瘤的進一步發(fā)展。

表觀遺傳改變不僅可應用于早期腫瘤的診斷和預后研究，還可通過調(diào)控抑抑癌或促癌基因轉(zhuǎn)錄或改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構，調(diào)控相關基因的表達、沉默等，參與惡性腫瘤的進展。但惡性腫瘤治療的表觀遺傳改變藥物仍存在耐藥性、不良反應及應答率低等問題，極大地影響患者生活質(zhì)量和預后。因此，積極尋找高效、安全的藥物及治療方式對腫瘤患者具有重要臨床意義。

3 中藥活性成分調(diào)節(jié)表觀遺傳學改變靶向抗腫瘤作用

隨著高通量測序的不斷發(fā)展，表觀基因調(diào)控物的各種突變已被證明是惡性腫瘤發(fā)生的驅(qū)動因素。表觀遺傳學改變修飾已廣泛的應用于分子機制的探索和靶點藥物的開發(fā)。近年來，基于表觀遺傳學改變的中藥活性成分的靶向抗腫瘤作用的研究逐步深入，極大豐富了中醫(yī)藥抗腫瘤的機制研究。

3.1 中藥活性成分調(diào)節(jié)DNA甲基化靶向抗腫瘤

DNA甲基化異常被認為是惡性腫瘤發(fā)生和發(fā)展的重要影響因素。DNA過甲基化的抑癌基因作為腫瘤早期診斷、預后評估和治療預測的生物標志物具有重要價值。劉紅[34]研究結(jié)果提示，中藥單體吳茱萸堿、小檗堿影響Hsa-miR-429、Hsa-miR-497-5p表達，靶向調(diào)控甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1、DNMT3表達，從而調(diào)控腫瘤細胞的增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移及耐藥性。中藥蜈蚣提取物干預中低轉(zhuǎn)移潛能人肝癌HepG2、高轉(zhuǎn)移潛能HCCLM3細胞后檢測其DNA甲基化，結(jié)果顯示蜈蚣提取物可調(diào)控其甲基化位點，抑制人肝癌HepG2、HCCLM3細胞的增殖[35]。TO KKW等[36]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可上調(diào)趨化因子CXC亞家族CXCL8、CXCL1、CXCL2地表達，導致結(jié)直腸癌(CRC)細胞耐藥表型的逆轉(zhuǎn), CXCL1的甲基化參與該過程，可作為CRC患者的臨床預測指標。

3.2 中藥活性成分調(diào)節(jié)組蛋白修飾靶向抗腫瘤

組蛋白修飾與染色質(zhì)結(jié)構的開啟或關閉狀態(tài)有關，從而導致基因轉(zhuǎn)錄的激活或抑制。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤進展與改變組蛋白的染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子的異常表達有關。組蛋白的乙酰化在腫瘤中被解除管制，這可能導致異常的超級增強子的形成和激活促進腫瘤進展的相關基因。黃超[37]發(fā)現(xiàn)，吳茱萸堿、小檗堿干預轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)誘導結(jié)腸上皮NCM 460細胞系后，可上調(diào)組蛋白3賴氨基酸4三甲基化(H3K4me3)、H3K27me3表達，下調(diào)H3K9me2、波形蛋白的表達，提示吳茱萸堿、小檗堿能通過穩(wěn)定染色體數(shù)目、調(diào)控異常組蛋白修飾模式而發(fā)揮抗腫瘤作用。TIAN N N等[38]發(fā)現(xiàn)，姜黃素下調(diào)肝癌細胞EZH2、Hotair的表達，從而抑制EZH2特異性催化的H3K9和H3K27的三甲基化，姜黃素通過Hotair/EZH2/組蛋白修飾調(diào)節(jié)軸抑制HCC的生長和轉(zhuǎn)移。

3.3 中藥活性成分調(diào)節(jié)ncRNA靶向抗腫瘤作用

LncRNA與miRNA靶向的mRNA競爭影響miRNA介導的基因調(diào)控，這種相互競爭的內(nèi)源性RNAs機制和網(wǎng)絡結(jié)構將miRNA與翻譯后調(diào)控的蛋白質(zhì)編碼對應體隔離，成為LncRNA生物學功能的主要分子機制。ZHANG S S等[39]研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤內(nèi)酯醇(TN)處理鼻咽癌細胞破壞LncRNA Thor-胰島素樣生長因子2結(jié)合蛋白1(IGF2BP1)的結(jié)合，導致LncRNA Thor耗竭，下調(diào)IGF2BP1 mRNA靶點的表達, TN腹腔內(nèi)給藥能明顯抑制小鼠皮下鼻咽癌移植瘤的生長。因此, TN通過調(diào)控LncRNA Thor-IGF2BP1信號抑制人鼻咽癌細胞的生長。苦參堿(MAT)是苦參注射液中的主要生物活性成分，也是苦參注射液的主要化學成分。LI L L等[40]研究發(fā)現(xiàn), LINC 00472在鼻咽癌組織中呈明顯低表達。MAT上調(diào)LINC 00472來增強細胞程序性死亡蛋白 4(PDCD4)的表達，同時MAT升高PTEN, 下調(diào)磷酸肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)蛋白表達。因此, MAT通過調(diào)控PTEN/PI3K/Akt通路上調(diào)LINC 00472, 促進PDCD4的表達，抑制鼻咽癌細胞生長和轉(zhuǎn)移。

3.4 中藥活性成分調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構重塑靶向抗腫瘤作用

染色體結(jié)構重塑可調(diào)控下游基因的表達，導致惡性腫瘤的發(fā)生。Brahma相關基因1(BRG1)的缺失或抑制與細胞周期蛋白(CCN)B1、轉(zhuǎn)化生長因子-β結(jié)合蛋白2(LTBP2)的下調(diào)相關。BRG1與CCNB1啟動子直接結(jié)合，通過與E2F轉(zhuǎn)錄因子1(E2F1) 相互作用在缺氧刺激下激活轉(zhuǎn)錄。BRG1通過改變靶啟動子的組蛋白修飾調(diào)控CCNB1和LTBP2的轉(zhuǎn)錄。BRG1招募一種組蛋白H3K9脫甲基酶3A(DM3A), 敲除目標基因啟動子二甲基H3K9, 從而激活轉(zhuǎn)錄。DM3A基因敲除可減少肺癌細胞的增殖和遷移，達到BRG1沉默的效果[41]。LI X等[42]發(fā)現(xiàn), MAT有效抑制5-氟尿嘧啶(5-Fu)積累的CCND1表達, MAT通過上調(diào)E-鈣黏蛋白和降低波形蛋白水平來降低非小細胞肺癌(NSCLC)細胞的運動能力，減輕上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)。因此, MAT通過調(diào)控CCND1/Wnt信號通路抑制NSCLC細胞的EMT。WANG Y等[43]研究結(jié)果提示，半夏脂溶性提取物下調(diào)培養(yǎng)的人宮頸癌(CC)相關樹突狀細胞(TADC)的細胞因子信號抑制物(SOCS1)的表達，激活Janus 激酶2(JAK2)、信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子1(STAT1)、STAT4、STAT5的磷酸化。因此，半夏脂溶性提取物可能通過激活JAK2-STAT1/STAT4/STAT5信號通路調(diào)控TADC的活化來發(fā)揮抗CC的作用。

在中醫(yī)的“辨證論治”“治未病”“既病防變”等理論的指導下，中醫(yī)藥已廣泛應用于惡性腫瘤的臨床治療，可有效改善患者臨床癥狀，提高患者生活質(zhì)量，改善預后。中醫(yī)藥可通過調(diào)節(jié)表觀遺傳學改變發(fā)揮抗腫瘤作用，但對于中藥活性成分或單體抑制腫瘤進展的分子機制研究尚不深入，尤其是基于表觀遺傳學的中藥活性成分抗腫瘤作用的研究，還需更深入研究。

4 小 結(jié)

本文從表觀遺傳學改變角度地角度對中藥活性成分靶向抗腫瘤作用機制進行研究，發(fā)現(xiàn)其調(diào)控基因的表達、沉默、DNA復制或修復、染色體結(jié)構重塑等過程發(fā)揮抗腫瘤作用?；谝虼耍碛^遺傳學改變的中藥活性成分靶向抗腫瘤的研究對惡性腫瘤的臨床治療及預后具有重要臨床意義。中藥吳茱萸堿、小檗堿、姜黃素、雷公藤內(nèi)酯醇、MAT及中藥蜈蚣、半夏等提取物可通過調(diào)控表觀遺傳學改變抑制胃癌、乳腺癌、卵巢癌等多種惡性腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)移與遷徙，促進其凋亡及逆轉(zhuǎn)抗腫瘤藥物耐藥等。因此，基于表觀遺傳學改變的中藥活性成分靶向抗腫瘤作用，一定程度上豐富了中醫(yī)藥抗腫瘤作用機制的科學內(nèi)涵，但中藥活性成分的抗腫瘤作用機制需要今后進一步深入研究。