DNMT3A突变型AML治疗潜在靶点
来自休斯顿贝勒医学院等机构的研究者称，他们发现DOT1L可能是DNMT3A突变型AML新的潜在治疗靶点。研究者通过体外实验证实，与DNMT3A野生型相比，小分子化合物抑制组蛋白H3K79甲基转移酶DOT1L可以抑制DNMT3A突变型AML细胞H3K79甲基化水平，从而抑制DNMT3A突变型AML细胞生长，诱导分化及凋亡；体内裸鼠移植瘤模型证实抑制DOT1L可以抑制DNMT3A突变型AML细胞系瘤株生长。该项研究成果近日发表于国际期刊Blood。
据统计，大约20% AML患者伴随着DNMT3A突变，主要突变位点为R882。DNMT3A的突变可以使DNMT3A甲基化能力失活，改变DNA甲基化水平，导致一系列下游基因表达的改变。表观遗传学的改变，往往与癌症的发生相关，而且临床上DNMT3A的突变往往预示着预后较差。
组蛋白甲基转移酶与肿瘤关系密切。多数甲基化转移酶在肿瘤的发生发展中起重要作用，甲基转移酶活性失调也是导致肿瘤发生的原因之一。组蛋白H3K9、H3K27、H3K29甲基化作用于基因转录抑制，而H3K4、H3K36甲基化则与基因转录激活有关。2002年，先后有数个研究小组发现一个新的组蛋白H3赖氨酸甲基化位点H3K79，H3K79可以与转录发生活跃的互作，其甲基化由一类新的组蛋白赖氨酸甲基转移酶DOT1L (disrupter of telomere silencing 1-like)特异性催化。
先前研究已有报道，DOT1L对MLL重排型AML细胞的发生与维持具有重要作用。EPZ是最近被开发的组蛋白H3K79甲基化酶DOT1L的特异性抑制剂，主要适应症为MLL重排型白血病，可降低白血病相关基因的表达，诱导MLL重排型白血病分化，该化合物已处于临床研究阶段。但MLL重排型白血病发病率大约只占白血病患者的1%，因此攻克DNMT3A突变的白血病可很大程度扩大受益患者数量。
该项研究中，研究者发现DOT1L对DNMT3A突变型AML维持同样具有重要作用，抑制DOT1L，可以有效抑制DNMT3A突变型AML细胞的生长，因此DOT1L可能也是DNMT3A突变型AML新的治疗靶点。
DNMT3A突变导致H3K79甲基化增加
研究人员首先构建了DNMT3A突变失活的鼠造血干细胞DNMT3A-/-HSC，与未突变的野生型HSC相比，结果发现DNMT3A-/-HSC中DOT1L的表达水平被上调。然后研究人员进一步发现DNMT3A-/-HSC中DNA甲基化水平降低，H3K79me2甲基化水平增加。因此研究者推测DNMT3A的突变失活可导致DNA甲基化水平的改变，引起基因，比如DOT1L等表达的改变。
研究人员进一步分析临床上DNMT3A突变型人AML细胞系OCI AML3中H3K79甲基化水平，与对照细胞DNMT3A野生型及MLL重排型AML细胞系THP1和KG-1相比，OCI AML3细胞的H3K79me2甲基化水平显著提高(Fig.1)。这些结果预示着与MLL重排型AML细胞的发病机制可能不同，DNMT3A突变可以影响DNA和组蛋白H3K79甲基化水平，导致表观遗传调控的改变，这可能是诱发DNMT3A突变型AML的重要因素，抑制DOT1L，降低H3K79的甲基化水平可能治愈该类白血病。
抑制DOT1L可抑制DNMT3A突变型AML细胞生长
为了确定DNMT3A突变型AML中DOT1L是否为有效的治疗靶点，研究人员首先用小分子化合物DOT1L抑制剂EPZ004777处理OCIAML3 (DNMT3A突变型)及OCI AML2 (DNMT3A野生型，MLL重排型)细胞，发现该化合物对两株细胞系的H3K79me2甲基化都有抑制作用(Fig.2)，但对OCI AML3的抑制作用更明显。
为了确定抑制DOT1L，降低H3K79甲基化是否可以抑制DNMT3A突变型AML细胞生长，研究人员将EPZ004777化合物同时处理AML细胞系HL60 (MLL与DNMT3A均野生型)，OCI AML3 (DNMT3A突变型)，OCI AML2 (DNMT3A野生型，MLL重排型)及MV411 (MLL重排型)，结果发现化合物对HL60生长无抑制作用，对DNMT3A突变型和MLL重排型都具有生长抑制作用(Fig.3)。这些结果表明，对于MLL重排型或者DNMT3A突变型AML，化合物对该两种突变类型的AML都有相似的抑制作用，而对非该两者突变类型的AML细胞无作用，因此抑制DOT1L可能也可以治疗DNMT3A突变型白血病。
为了进一步在裸鼠体内测试抑制DOT1L是否可以抑制DNMT3A突变型AML细胞生长，研究人员用EPZ化合物处理用OCI AML3(DNMT3A突变型)AML细胞系构建的裸鼠模型。结果证实DOT1L抑制剂可以抑制DNMT3A突变型OCI AML3细胞生长(Fig.4)。同时，研究者利用DNMT3A突变型AML患者不同样本发现，抑制DOT1L可以抑制DNMT3A突变型AML患者细胞生长(Fig.5)。
