DNMT3A突變型AML治療潛在靶點

來自休斯頓貝勒醫學院等機構的研究者稱，他們發現DOT1L可能是DNMT3A突變型AML新的潛在治療靶點。研究者通過體外實驗證實，與DNMT3A野生型相比，小分子化合物抑制組蛋白H3K79甲基轉移酶DOT1L可以抑制DNMT3A突變型AML細胞H3K79甲基化水平，從而抑制DNMT3A突變型AML細胞生長，誘導分化及凋亡；體內裸鼠移植瘤模型證實抑制DOT1L可以抑制DNMT3A突變型AML細胞系瘤株生長。該項研究成果近日發表于國際期刊Blood。

據統計，大約20% AML患者伴隨著DNMT3A突變，主要突變位點為R882。DNMT3A的突變可以使DNMT3A甲基化能力失活，改變DNA甲基化水平，導致一系列下游基因表達的改變。表觀遺傳學的改變，往往與癌癥的發生相關，而且臨床上DNMT3A的突變往往預示著預后較差。

組蛋白甲基轉移酶與腫瘤關系密切。多數甲基化轉移酶在腫瘤的發生發展中起重要作用，甲基轉移酶活性失調也是導致腫瘤發生的原因之一。組蛋白H3K9、H3K27、H3K29甲基化作用于基因轉錄抑制，而H3K4、H3K36甲基化則與基因轉錄激活有關。2002年，先后有數個研究小組發現一個新的組蛋白H3賴氨酸甲基化位點H3K79，H3K79可以與轉錄發生活躍的互作，其甲基化由一類新的組蛋白賴氨酸甲基轉移酶DOT1L (disrupter of telomere silencing 1-like)特異性催化。

先前研究已有報道，DOT1L對MLL重排型AML細胞的發生與維持具有重要作用。EPZ是最近被開發的組蛋白H3K79甲基化酶DOT1L的特異性抑制劑，主要適應癥為MLL重排型白血病，可降低白血病相關基因的表達，誘導MLL重排型白血病分化，該化合物已處于臨床研究階段。但MLL重排型白血病發病率大約只占白血病患者的1%，因此攻克DNMT3A突變的白血病可很大程度擴大受益患者數量。

該項研究中，研究者發現DOT1L對DNMT3A突變型AML維持同樣具有重要作用，抑制DOT1L，可以有效抑制DNMT3A突變型AML細胞的生長，因此DOT1L可能也是DNMT3A突變型AML新的治療靶點。

DNMT3A突變導致H3K79甲基化增加

研究人員首先構建了DNMT3A突變失活的鼠造血干細胞DNMT3A-/-HSC，與未突變的野生型HSC相比，結果發現DNMT3A-/-HSC中DOT1L的表達水平被上調。然后研究人員進一步發現DNMT3A-/-HSC中DNA甲基化水平降低，H3K79me2甲基化水平增加。因此研究者推測DNMT3A的突變失活可導致DNA甲基化水平的改變，引起基因，比如DOT1L等表達的改變。

研究人員進一步分析臨床上DNMT3A突變型人AML細胞系OCI AML3中H3K79甲基化水平，與對照細胞DNMT3A野生型及MLL重排型AML細胞系THP1和KG-1相比，OCI AML3細胞的H3K79me2甲基化水平顯著提高(Fig.1)。這些結果預示著與MLL重排型AML細胞的發病機制可能不同，DNMT3A突變可以影響DNA和組蛋白H3K79甲基化水平，導致表觀遺傳調控的改變，這可能是誘發DNMT3A突變型AML的重要因素，抑制DOT1L，降低H3K79的甲基化水平可能治愈該類白血病。

抑制DOT1L可抑制DNMT3A突變型AML細胞生長

為了確定DNMT3A突變型AML中DOT1L是否為有效的治療靶點，研究人員首先用小分子化合物DOT1L抑制劑EPZ004777處理OCIAML3 (DNMT3A突變型)及OCI AML2 (DNMT3A野生型，MLL重排型)細胞，發現該化合物對兩株細胞系的H3K79me2甲基化都有抑制作用(Fig.2)，但對OCI AML3的抑制作用更明顯。

為了確定抑制DOT1L，降低H3K79甲基化是否可以抑制DNMT3A突變型AML細胞生長，研究人員將EPZ004777化合物同時處理AML細胞系HL60 (MLL與DNMT3A均野生型)，OCI AML3 (DNMT3A突變型)，OCI AML2 (DNMT3A野生型，MLL重排型)及MV411 (MLL重排型)，結果發現化合物對HL60生長無抑制作用，對DNMT3A突變型和MLL重排型都具有生長抑制作用(Fig.3)。這些結果表明，對于MLL重排型或者DNMT3A突變型AML，化合物對該兩種突變類型的AML都有相似的抑制作用，而對非該兩者突變類型的AML細胞無作用，因此抑制DOT1L可能也可以治療DNMT3A突變型白血病。

為了進一步在裸鼠體內測試抑制DOT1L是否可以抑制DNMT3A突變型AML細胞生長，研究人員用EPZ化合物處理用OCI AML3(DNMT3A突變型)AML細胞系構建的裸鼠模型。結果證實DOT1L抑制劑可以抑制DNMT3A突變型OCI AML3細胞生長(Fig.4)。同時，研究者利用DNMT3A突變型AML患者不同樣本發現，抑制DOT1L可以抑制DNMT3A突變型AML患者細胞生長(Fig.5)。