《Epigenomics》：DNA methyltransferase inhibitors in oncology: clinical progress, limitations and future directions
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这篇综述系统阐述了DNA甲基转移酶抑制剂（DNMTis）在肿瘤治疗中的进展。文章回顾了DNMTis（如阿扎胞苷AZA、地西他滨DAC）作为最早获批的表观遗传药物，如何通过逆转异常DNA高甲基化、恢复抑癌基因通路、诱导细胞分化等机制发挥抗肿瘤作用，并重点分析了其在血液肿瘤的基石地位、在实体瘤的局限性，以及通过联合疗法（如与BCL-2抑制剂Venetoclax、免疫检查点抑制剂等联用）克服耐药、提高疗效的策略。文章也展望了下一代DNMTis、精准生物标志物及优化联合方案等未来方向。
癌症治疗在过去一个世纪里经历了从广泛细胞毒性方法到基于机制靶向治疗的演变。表观遗传失调被认定为癌症的一个标志，这为表观遗传疗法的出现铺平了道路。其中最早获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准的是DNA甲基转移酶抑制剂（DNMTis），如阿扎胞苷（Azacitidine, AZA）和地西他滨（Decitabine, DAC），它们至今仍是表观遗传治疗的基石药物。
DNA甲基化：癌症中的表观遗传重编程
癌症的发生源于遗传突变累积和基因表达的广泛失调。其中，非突变的表观遗传重编程被认为是癌症的一个核心标志，促进肿瘤发生、进展、转移和治疗抵抗。表观遗传机制主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和调控性非编码RNA介导的基因沉默等。
DNA甲基化是癌症中研究最广泛的表观遗传标记之一，涉及在胞嘧啶的5‘碳位（通常在CpG二核苷酸中）共价添加一个甲基，形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。在基因启动子区域，5mC会建立转录抑制性的染色质状态，从而沉默基因表达。这一过程由DNA甲基转移酶（DNMTs）催化。在癌细胞中，经常观察到DNA甲基化景观的二元性：伴随关键基因（特别是抑癌基因）启动子CpG岛的基因特异性高甲基化，同时出现全基因组的低甲基化（尤其是在重复DNA序列中）。这种异常甲基化破坏了正常的基因调控，导致包括细胞周期调控、DNA修复、凋亡和免疫逃逸相关基因的沉默，共同促进肿瘤发生。
DNA甲基转移酶（DNMTs）家族及其抑制剂
DNA甲基化由DNMT酶家族介导，包括DNMT1、DNMT3A、DNMT3B、DNMT3L和DNMT2。
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DNMT1 是体细胞中最丰富的DNA甲基转移酶，主要作为“维持”甲基转移酶，在细胞分裂过程中重新建立细胞特异性的甲基化模式。
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DNMT3A 和 DNMT3B 是“从头”甲基转移酶，主要在胚胎发育和细胞分化过程中在之前未甲基化的DNA上建立新的甲基化模式。
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DNMT3L 缺乏催化活性，但作为调节辅因子，可增强DNMT3A和DNMT3B的活性。
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DNMT2 实际上是一种RNA甲基转移酶，对基因组DNA甲基化影响很小。
DNMTs在多种癌症中经常过表达，这与不良预后相关。因此，靶向DNMTs成为重要的癌症治疗策略。DNA甲基转移酶抑制剂（DNMTis）根据其化学类别和代际可分为：
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第一代DNMTis（核苷类似物）：包括FDA批准的阿扎胞苷（AZA）和地西他滨（DAC）。它们是前体药物，在S期掺入新合成的DNA，作为“自杀”底物共价捕获（主要是）DNMT1，导致酶失活和降解，从而实现被动的DNA去甲基化。
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第二代DNMTis（改进的核苷类似物）：如吉西他滨（Guadecitabine, SGI-110）等，旨在改善代谢稳定性、抵抗胞苷脱氨酶（CDA）降解并维持DNA去甲基化效果。
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第三代DNMTis（非核苷类似物）：如RG108、GSK3685032等，这些化合物可逆地与DNMTs的催化或变构位点结合，不依赖于DNA复制，旨在提高特异性、降低细胞毒性并实现口服给药。
DNMTis的抗肿瘤作用机制
DNMTis通过多种相互关联的机制影响基因调控和肿瘤生物学：
- 1.
重新激活表观遗传沉默的抑癌基因：通过抑制启动子CpG甲基化，诱导TSGs（如CDKN2A/p16INK4a、BRCA1）重新表达，从而恢复细胞周期阻滞、增殖控制、分化和凋亡。
- 2.
诱导DNA损伤反应/凋亡：核苷类似物DNMTis掺入DNA后形成的DNA-DNMT蛋白加合物会引起复制应激、DNA双链断裂，并触发DNA损伤反应，最终导致细胞死亡。同时，它们还能重新激活沉默的DNA修复基因（如MLH1）。
- 3.
调节抗肿瘤免疫反应：
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癌症-睾丸抗原（CTA）表达：DNMTis去甲基化CTA编码基因的启动子，导致其重新表达，产生新的抗原肽，增强细胞毒性T淋巴细胞（CTL）介导的肿瘤细胞杀伤。
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病毒模拟（Viral Mimicry）：DNMTis重新激活表观遗传沉默的转座因子（TEs），导致双链RNA（dsRNA）积累，触发I型和III型干扰素（IFN）及促炎细胞因子的产生。这促进了树突状细胞成熟、CD8+T细胞浸润和MHC I类分子表达，共同营造了免疫活化的肿瘤微环境。
DNMTis的联合治疗策略
由于DNMTis单药（尤其在实体瘤中）疗效有限，联合治疗已成为主流策略，旨在通过互补机制靶向癌细胞。
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DNMTis与靶向治疗联合：
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BCL-2抑制剂（Venetoclax）：AZA/DAC与Venetoclax联合是FDA和EMA批准用于不适合强化化疗的新诊断急性髓系白血病（AML）的标准治疗方案。DNMTis通过诱导促凋亡蛋白NOXA等方式，使肿瘤细胞对BCL-2抑制更敏感。
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IDH抑制剂：在IDH突变AML中，DNMTis与IDH抑制剂（如Ivosidenib, Enasidenib）联合，可显著提高缓解率和生存结果。
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PARP抑制剂：DNMTis可诱导“BRCAness”表型，使同源重组修复（HRR）功能正常的肿瘤细胞对PARP抑制剂敏感，产生合成致死效应。
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DNMTis与免疫治疗联合：DNMTis通过诱导CTA表达和病毒模拟，增强肿瘤免疫原性，为与免疫检查点抑制剂（如抗PD-1/PD-L1抗体）、过继性细胞疗法（如CAR-T）等联合提供了强有力的理论依据。临床试验已在多种淋巴瘤和实体瘤中展开。
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DNMTis与化疗联合：DNMTis可通过诱导复制应激和DNA损伤，使DNA修复机制不堪重负，从而敏化肿瘤细胞对化疗药物（如阿糖胞苷、铂类）的杀伤作用。
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DNMTis与放疗联合：DNMTis通过损害DNA修复通路，使癌细胞对电离辐射引起的DNA损伤更加敏感，起到放射增敏作用。
挑战与未来方向
尽管DNMTis取得了显著成功，尤其是与Venetoclax联合在血液肿瘤中，但其临床应用仍面临挑战。在实体瘤中的疗效仍然有限，且第一代核苷类似物DNMTis可能引起明显的副作用。未来的努力方向应包括：
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开发具有更好靶向性、更低毒性的下一代DNMTis。
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优化给药方案和联合用药策略。
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依靠生物标志物指导的患者选择，实现精准医疗。
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探索更具靶向性的表观遗传调控方法。
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深入理解标准DNMTis的作用机制，以在实体瘤中实现更持久的抗癌反应。
