人类疾病发生的表观遗传机制及治疗研究进展
3 表观遗传学药物
人类许多疾病都可能具有表观遗传学的改变,表观遗传学治疗研究如火如荼。已经发现许多药物可以通过改变DNA甲基化模式或进行组蛋白的修饰等来治疗疾病。目前,很多药物处于研制阶段,尽管其有效性尚未得到充分证实,但给癌症、精神疾病以及其他复杂的疾病的治疗带来了希望。
3.1 组蛋白去乙酰化酶抑制剂
目前发现的组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDAC Inhibitor)有近百种。其中FK228主要作用机制是抑制肿瘤细胞内组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性,引起乙酰化组蛋白的积聚,从而发挥抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞周期阻滞、促进细胞凋亡或分化等作用[18]。FK228单独用药或与其他药物或方法联合应用表现出良好的抗肿瘤作用,同时还可阻碍血管生成,具有抑制肿瘤转移、逆转耐药性、调节免疫力等作用。FK228还具有治疗炎症、免疫性疾病、视网膜新生血管疾病及神经系统等多种疾病的药理学作用。
3.2 DNA甲基转移酶抑制剂
核苷类DNA甲基转移酶抑制剂作用机理是在体内通过代谢形成三磷酸脱氧核苷,在DNA复制过程中代替胞嘧啶,与DNMTs具有很强的结合力。核苷类似物5氮杂胞苷(5azacytidine)是第一个发现的甲基化抑制剂,最初被认为是细胞毒性物质,随后发现它可抑制DNA甲基化和使沉默基因获得转录性,用于治疗高甲基化的骨髓增生异常综合征,低剂量治疗白血病。其他核苷类DNA甲基转移酶抑制剂有5氮2脱氧核苷(5aza2′deoxycytidine),Zebularine(5azacytidine的衍生物)[19],5Fluoro2′deoxycytidine,RG108,Procainamide,Psammaplins(4aminobenzoic acid衍生物),MG98(寡聚核苷酸)等。DNA甲基化抑制剂Procainamide可用于抗心律失常。另外在茶叶和海藻中提取的EGCG也显示具有体外活性。临床中应用反义寡核苷酸对DNA甲基转移酶进行抑制正在进行实验。
3.3 联合治疗
DNA甲基化抑制剂与HDAC抑制剂联合应用治疗疾病可能具有协同作用。进行表观修饰治疗后的细胞可能对于化疗、干扰素、免疫治疗更具有敏感性。在癌症的治疗方面,应当包括遗传治疗和表观遗传治疗两个方面,同时运用两种或两种以上表观修饰的方法对病人进行治疗对人类疾病意义重大。
3.4 其他方法
人胚胎干细胞保留有正常基因印记,这些干细胞可能具有治疗意义[20]。另外,在女性细胞中非活性的X染色体中存在正常的野生型基因,如果选择正确的靶点,就有可能激活这个正常但是未被利用的野生型基因,从而对其进行基因治疗。有报道[21]运用RNAi技术沉默胰岛β细胞相关基因,抑制胰岛淀粉样形成可能用来治疗糖尿病。短链脂肪酸(SCFAs)丙戊酸钠用于抗癫痫,丁酸可用来治疗结肠癌[22]等。siRNA可在外来核酸的诱导下产生,通过RNA干扰(RNAi)清除外来核酸,对预防传染病有重要作用。目前,RNA干扰已大量应用于包括肿瘤在内的疾病研究,为一些重大疾病的治疗带来了新的希望。
4 结 语
从表观遗传学提出到现在,人们对表观遗传学与人类疾病的发生有了更深入的认识。人类表观基因组计划(human epigenome proiect,HEP)已经于2003年开始实施,其目的是要绘制出不同组织类型和疾病状态下的人类基因组甲基化可变位点(methylation variable position ,MVP)图谱。这项计划可以进一步加深研究者对于人类基因组的认识,为表观遗传学方法治疗人类复杂疾病提供蓝图[1]。但是,表观遗传学与人类生物学行为(临床表型)有密切关系,人类对表观遗传学在疾病中的角色研究还处于初级阶段。应更进一步研究表观遗传学机制、基因表达以及与环境变化的关系,有效减少表观遗传疾病的发生风险,努力探索这片造福人类的前沿领域。
【参考文献】
[1] DAVID R,MELLISSA M. Epigenetic and human disease:translating basic biology into clinical applications[J]. CMAJ, 2006,174(3):136-146.
[2] 董玉玮,候进惠,朱必才,等.表观遗传学的相关概念和研究进展[J].生物学杂志,2005,22(1):1-3.
[3] 张永彪,褚嘉佑.表观遗传学与人类疾病的研究进展[J].遗传,2005,27(3):466-472.
[4] GERDA E, GANGNING L, ANA A,et al. Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy[J].Nature,2004,429(27):457-462.
[5] 吴超群.表观遗传学和人类疾病[J].中国优生优育2007,13(3):112-119.
[6] 赵红宇,李红,张旭,等.侵袭性牙周炎的表观遗传学研究[J].医药论坛杂志,2006,27(21):29.
[7] MARTIN H,MARCO A.Epigenetics and human disease[J].Int J Biochem Cell Biol,2009,41:136-146.
[8]李莉,李真.表观遗传学在肿瘤诊断及治疗中的研究进展[J].重庆医学,2008,37(11):1250.
[9] LEWIN B.Gene Ⅷ[M]. New Jersey:Perarson Prenc Hall press, 2004:315-320.
[10] HUANG C, SLOAN E A, BOERKOEL C F. Chromatin remodeling and human disease[J].Curr Opin Genet Dev, 2003, 13 (3): 246-252.
[11] HEARD E.Recent advances in Xchromosome inactivation[J]. Curr Opin Cell Biol,2004,16:247-255.
[12] LIAO D J, DU Q Q, YU BW,et al. Novel perspective: focusing on the X chromosome in rep roductive cancers[J].Cancer Invest,2003,21(4):641-658.
[13] FEINBERG A P,TYCKO B.The history of cancer epigenetic[J].Nat Rev Cancer,2004,4(2):143-153.
[14] ANDREW P.Phenotypic plasticity and the epigenetics of human disease[J].Nature,2007,447(24):433.
[15] GODRREY K M, LILLYCROP K A, BURDGE G C,et al. Epigenetic mechanismsand the mismatch concept of the developmental origins of health and disease[J].Pediatr Res, 2007,61:5R-10R.
[16] WAYNE S, CUTFIELD,PAUL L.et al. Could epigenetics play a role in the developmental origins of health and disease?[J]. Pediatr Res,2007,61(5):68R.
[17] EDWARDS T M, MYERS J P. Environmental exposures and gene regulation in diseaseetiology[J]. Environ Health Perspect,2007;115:1264-1270.
[18] 陈忠南,徐克前.表观遗传学药物FK228的药理作用及机制[J].国际病理科学与临床杂志,2008.28(4)297-300.
[19] CHENG J C,YOO C B,WEISENBERGER D J,et al.Preferential response of cancer cells to zebularine[J].Cancer Cell,2004,6(2):151.
[20] 李芳兰,张国贞. 人胚胎干细胞研究现状及其应用前景[J].中国组织工程研究与临床康复,2007,11(3):568.
[21] MARZBAN L,TOMAS A,BECKER T C,et al.Small interfering RNA mediated suppression of proislet amyloid polypeptide expression inhibits islet amyloid formation and enhance survival of human islets in culture[J].Diabetes,2008,57:3045-3055.