Чарльз Эллис - Эпигенетика

Хотя было показано, что Видаза и Децитабин клинически эффективны, оказалось труднее четко установить, что мишенями действия этих лекарств являются промоторы метилированных генов. Предварительные эксперименты позволили предположить, что ген-супрессор опухоли,/? 15у становится деметилированным после лечения Децитабином (Daskalakis et al., 2002); однако, остается показать, действуют ли эти препараты, индуцируя экспрессию гена, или по какому-нибудь другому механизму.

Клинические испытания проходят также с использованием HDACs (рис. 24.76). Известно несколько препаратов, способных вызывать существенное ингибирование HDACs. Некоторые из них, такие как фенилбутановая кислота или вальпроевая кислота, в течение некоторого времени использовались для лечения других заболеваний (Marks et al., 2001; Richon and O’Brien, 2002). Эти препараты ингибируют все деацетилазы, и неясно, связана ли их эффективность в лечении определенных форм злокачественных заболеваний именно с ингибированием деацетилирования гистонов, а не с какой-либо другой реакцией. Более новые соединения, такие как субероиланилидгидроксамовая кислота(SAHA) и депсипептид, являются более специфичными ингибиторами гистоновых деацетилаз и показывают хорошие клинические результаты (рис. 24.8). Однако, опять же, трудно быть уверенным в том, что эти лекарства действуют на пациентов только в соответствии с теоретическими механизмами.

Рис. 24/7.Структуры аналогов нуклеозидов — ингибиторов метилирования ДНК (а) и ингибиторов деацетилирования гистонов (б)

( а ) Известно три нуклеозидных аналога, которые могут ингибировать метилирование ДНК после включения в ДНК 5-аза-цитидин (Видаза) и 5-аза-2’-дезоксицитидин (Децитабин) одобрены для лечения лейкемии. Зебуларин находится на более ранней стадии разработки; ( б ) несколько примеров многих ингибиторов гистоновых деапетилаз, некоторые из них в настоящее время находятся на стадии клинических испытаний

Новейшие клинические испытания, основанные на взаимодействии хроматина с метилированием ДНК, обсуждавшемся в предыдущих разделах (Cameron et al., 1999; Suzuki et al., 2002), сфокусированы на комбинировании ингибиторов метилирования ДНК и ингибиторов HDACs, в попытке использовать более низкие дозы препаратов обоих классов, но получить при этом сильный синергистический эффект. Несколько интригующих клинических испытаний проводятся в настоящее время для проверки данных гипотез, однако все еще не ясно, будут ли работать эти подходы.

Рис. 24.8.Ингибиторы деаиетилаз гистонов могут вызывать регрессию опухоли

Компьютерные томограммы (СТ) пациента с мезотелиомой (левый снимок) Перед лечением в правом легком наблюдалась большая плоская белая масса, сжимавшая аэрируемую черную часть легкого (см. стрелку). (Правый снимок) Спустя 4 месяца после лечения препаратом SAHA; наблюдается сморщивание опухоли и гораздо более расправленное правое легкое (снимки любезно предоставлены Др. Полом Марксом — Paul Marks, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, NY.)

Хотя метод эпигенетической терапии имеет хорошую теоретическую базу отсутствие специфичности в действии некоторых агентов дает повод для беспокойства. Например, аналоги нуклеозидов являются неспецифическими ингибиторами ДНК-метилтрансфераз и ингибируют метилирование ДНК во всем геноме. Поэтому существует возможность непреднамеренной реактивации генов в результате такой терапии, хотя это не представляется проблемой для тех пациентов с серьезными заболеваниями, которые уже были пролечены. Точно так же, есть несколько дополнительных модификаций хроматина помимо деацетилирования, такие как метилирование ключевых аминокислот гистонов, о которых говорилось в предыдущих главах, которые потенциально могут быть мишенями для терапии. Существует, следовательно, значительная заинтересованность в поиске новых мишеней для терапии с целью активировать «молчащие» гены, и в ближайшие годы ожидаются волнующие результаты на этом поприще.

Amann J.M., Nip J., Strom D.K., Lutterbach B., Harada H., Lenny N., Downing J.R., Meyers S., and Hiebert S.W., 2001. ETO, a target of t(8;21) in acute leukemia, makes distinct contacts with multiple histone deacetylases and binds mSin3A through its oligomerization domain. Mol. Cell. Biol . 21: 6470-6483.

Baylin S.B., Fearon E.R., Vogelstein B., de Bustros A., Sharkis S.J., Burke P.J., Staal S.P., and Nelkin B.D., 1987. Hypermethylation of the 5' region of the calcitonin gene is a property of human lymphoid and acute myeloid malignancies. Blood 70: 412-417.

Belinsky S.A., Nikula K.J., Palmisano W.A., Michels R., Saccomanno G., Gabrielson E., Baylin S.B., and Herman J.G., 1998. Aberrant methylation of pl6 INK4a is an early event in lung cancer and a potential biomarker for early diagnosis. Proc. Natl. Acad. Sci . 95: 11891-11896.

Brenner C., Deplus R., Didelot C., Loriot A., Vire E., De Smet C., Gutierrez A., Danovi D., Bernard D., Boon Т., et al., 2005. Мус represses transcription through recruitment of DNA methyltransferase compressor. EMBO J . 24. 336-346.

Burbee D.G., Forgacs E., Zochbauer Muller S., Shivakumar L., Fong K., Gao B., Randle D., Kondo M., Virmani A., Bader S., et al., 2001. Epigenetic inactivation of RASSF1A in lung and breast cancers and malignant phenotype suppression./. Natl. Cancer Inst. 93: 691-699.

Cameron E.E., Bachman K.E., Myohanen S., Herman J.G., and Baylin S.B., 1999. Synergy of demethylation and histone deacety-lase inhibition in the re-expression of genes silenced in cancer. Nat. Genet. 21: 103-107.

Chen CM., ChenH.L., HsiauT.H., HsiauA.H., ShiH,, Brock G.J., Wei S.H., Caldwell C.W., Yan P.S., and Huang T.H., 2003. Methylation target array for rapid analysis of CpG island hypermethyla-tion in multiple tissue genomes. Am. J. Pathol. 163: 37-45.

Chen W., Cooper T.K., Zahnow C.A., Overholtzer M., Zhao Z., Ladanyi M., Karp J.E., Gokgoz N., Wunder J.S., Andrulis I.L., et al., 2004. Epigenetic and genetic loss of Hid function accentuates the role of p53 in tumorigenesis. Cancer Cell 6: 387—398.

Chen W.Y, Wang D.H., Yen R.C., Luo J., Gu W, and Baylin S.B., 2005. Tumor suppressor HIC1 directly regulates S1RT1 to modulate p53-dependent DNA-damage responses. Cell 123: 437-448.

Chen W.Y., Zeng X., Carter M.G.. Morrell C.N.. Chiu Yen R.W., Esteller M., Watkins D.N., Herman J.G., Mankowski J.L., and Baylin S.B., 2003. Heterozygous disruption of Hie /predisposes mice to a gender-dependent spectrum of malignant tumors. Nat. Genet. 33: 197-202.

Dammann R., Li C., Yoon J.H., Chin P.L., Bates S., and Pfeifer G.P., 2000. Epigenetic inactivation of a RAS association domain family protein from the lung tumour suppressor locus 3p21.3. Nat. Genet . 25: 315-319.

Daskalakis M., Nguyen T.T., Nguyen C., Guldbeig P., Kohler G., Wijermans P., Jones P.A., and Lubbert M., 2002. Demethylation of a hypermethylated P15/INK4B gene in patients with my-elodysplastic syndrome by 5-Aza-2’-deoxycytidine (decitabine) treatment. Blood 100: 2957-2964.

Di Croce L., Raker V.A., Corsaro M., Fazi E, Fanelli M., Faretta M., Fuks E, Lo Coco E, Kouzarides T., Nervi C., et al., 2002. Methyl-transferase recruitment and DNA hypermethylation of target promoters by an oncogenic transcription factor. Science 295: 1079-1082.

Egger G., Liang G., Aparicio A., and Jones P.A., 2004. Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy. Nature 429: 457-463.

Ehrlich M., Gama-Sosa M.A., Huang L.H., Midgett R.M., Kuo K.C., McCune R.A., and Gehrke C., 1982. Amount and distribution of 5-methylcytosine in human DNA from different types of tissues of cells. Nucleic Acids Res. 10: 2709-2721.

Esteller M., Risques R.A., Toyota M., Capella G., Moreno V., Peinado M.A., Baylin S.B., and Herman J.G., 2001a. Promoter hypermethylation of the DNA repair gene 0(6)-methylguanine-DNA methyltransferase is associated with the presence of G:C to A:T transition mutations in p53 in human colorectal tumori-genesis. Cancer Res. 61: 4689-4692.