撰文丨杨智聪，于文强（复旦大学生物医学研究院）

来源丨NEJM医学前沿

去甲基化药物地西他滨和阿扎胞苷是骨髓增生异常综合征 （MDS） 和急性髓系白血病 （AML） 常规治疗药物，其机制包括不可逆结合并抑制 DNA 甲基转移酶，进而导致抑癌基因去甲基化和表达上调。但高危骨髓增生异常综合征或原始细胞计数较低的急性髓系白血病患者接受去甲基化治疗后，总生存期常短于基于临床试验的预期。研究人员推测， 去甲基化药物在将抑癌基因去甲基化的同时，也诱导癌基因去甲基化从而表达上调。

2022年5月26日，《新英格兰医学杂志》 （NEJM） 发表了美国哈佛医学院附属布列根和妇女医院 （Brigham and Women's Hospital） 柴立 教授等人的研究论文。

该研究在骨髓增生异常综合征 （MDS） 患者的两个小型队列中证明， 旨在诱导细胞分化的去甲基化药物在34%的患者中诱导了癌基因 SALL4 表达 ，而 SALL4 表达与不良预后相关。该研究还应用位点特异性去甲基化技术 CRISPR-DNMT1-相互作用RNA （CRISPR-DiR） ，在细胞系和患者中证实去甲基化药物使5'非翻译区内的 CpG 区域去甲基化和 SALL4 表达上调。

骨髓增生异常综合征 （MDS） 起源于造血干细胞，是一类具有高度异质性且易于转化为急性髓系白血病 （AML） 的恶性血液系统疾病。从2004年美国FDA首次批准去甲基化药物用于治疗该疾病以来，去甲基化药物在癌症治疗中掀起广泛应用热潮。目前两种去甲基化药物，5-氮杂-2'-脱氧胞苷 （地西他滨） 和5-氮杂胞苷 （阿扎胞苷） ，已被用于临床。

研究人员提出了多种机制来解释这些药物如何发挥作用，其中“ DNA 甲基转移酶活性受到抑制，进而导致抑癌基因低甲基化并上调抑癌基因表达 ”的观点被广泛认可。

事实上，去甲基化药物往往在全基因组水平发挥作用，其全局影响不仅包括导致抑癌基因去甲基化和上调抑癌基因表达，进而发挥治病效应，也可能包括诱导癌基因去甲基化，进而导致癌基因上调并产生致病作用。长期以来，癌症领域一个悬而未决的问题是，这些治疗癌症的去甲基化药物是否在激活抑癌基因的同时，也上调了癌基因表达？另外一个问题是这些癌基因的上调是否可以阐释去甲基化药物临床效果不佳的原因，并为期解除备受争议的应用囧境？

2022年5月26日，来自美国哈佛大学医学院附属布列根和妇女医院 （Brigham and Women's Hospital） 的柴立教授在《新英格兰医学杂志》 （NEJM） 发表题为《低甲基化治疗后癌基因的脱甲基化和上调》的文章并对这些问题给出了确定的答案。

柴立

癌基因 SALL4 在骨髓异常增生综合征、急性髓系白血病以及多种实体瘤的发生中起重要作用，其在多种癌症中的激活或异常表达往往对应着较差的预后。过表达 SALL4 的小鼠被发现具有骨髓异常增生样表型，且激活 Wnt-beta-catenin 通路会导致其向白血病的恶性转化。研究者推测 去甲基化药物在去甲基化抑癌基因的同时也诱导了癌基因的甲基化擦除 。

研究团队选用长期使用去甲基化药物的骨髓异常增生综合征群体展开研究，收集了68例患者接受去甲基化治疗前后的配对骨髓样本。 经过去甲基化治疗后，34%患者 （23/68） 的 SALL4 表达上调，66%患者 （45/68） 的 SALL4 表达下调，而引人注意的是 SALL4 表达上调的患者对应着较低的生存率。

去甲基化药物治疗后骨髓增生异常综合征患者的 SALL4 表达变化情况

基于该现象，研究者在低表达或不表达 SALL4 的细胞系中引入位点特异性的去甲基化，证明了 SALL4 关键 CpG 区域的去甲基化与基因表达间的因果关系。随后，研究者分别在经药物处理的体外细胞和经药物治疗前后的骨髓增生异常综合征患者样本中直接证明了这一关键结论，即“ 去甲基化药物降低 SALL4 基因关键位置的 CpG 岛甲基化水平，从而上调 SALL4 表达 ”，解决了去甲基化药物长期以来令人困惑的问题。

该研究逻辑清晰地证明了去甲基化药物治疗潜在的“先天不足”，即在去甲基化抑癌基因的同时也会上调癌基因的表达，不仅治病，同时也存在极高的致病风险。

真实世界数据表明去甲基化药物在骨髓异常增生综合征和急性髓系白血病患者中的疗效也远低于临床预期，近50%的患者对于此类药物无应答，少数患者在去甲基化药物治疗失败后的平均生存期不到6个月，SALL4 等癌基因表达上调可能是重要原因，这说明去甲基化疗法的适用群体有限，临床需要开展更有针对性的群体治疗；而去甲基化药物治疗后部分患者 SALL4 表达下调的确切机制仍不清楚，对该问题的拓展研究将有助于未来去甲基化疗法的精准和高效应用。该研究团队目前正在探索，能否在去甲基化治疗的同时干扰或降低 SALL4 的表达，以实现有效治疗。

该研究发现的癌基因对去甲基化疗法的响应或许是表观遗传相关药物治疗不容忽视的现象，在其他癌症以及癌基因中也许存在类似规律，相关模型也可用于其他癌症去甲基化疗法的研究。此外，去甲基化药物犹如一把双刃剑，在上调抑癌基因的同时也激活了癌基因，与其他疗法联用以调节癌基因与抑癌基因间的平衡，进而发挥疾病治疗作用或许能为未来研究提供思路。受限于该试验较小的样本量，未来有待更大样本量的研究来进一步验证该现象，并挖掘不同患者对去甲基化疗法具有不同应答程度的潜在分子机制。

论文链接 ：

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2119771