阿扎胞苷和地西他滨治疗血液系统肿瘤的临床分子学研究进展Δ

于 宁，唐一楠，张 镭（中日友好医院药学部，北京 100029）

含有氮杂核糖片段的核苷是核苷胞苷的嘧啶类似物，较低剂量使用时，其作为有效的DNA 甲基化抑制剂，通常被称为去甲基化药物。 目前，在临床上应用的含有氮杂核糖片段的核苷类药物有阿扎胞苷和地西他滨。 骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndrome，MDS）患者使用低剂量阿扎胞苷（75 mg／m2），每次治疗持续7 d，每28 d 重复1 次的治疗方案取得了成功，显示出了卓越的疗效优化性［1］。 在相关数据的基础上，阿扎胞苷于2004 年经美国食品药品管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于治疗MDS，阿扎胞苷是首个被批准用于治疗MDS 的药物［2］。 同样，地西他滨也被证实在针对高风险的MDS 时，低剂量（15 mg／m2），每8 h 给药1 次，连用3 d，每6 周重复1 次的治疗方案是具有活性的［3］。 2006 年，美国FDA 批准地西他滨上述剂量用于治疗MDS。 随后的1项随机Ⅲ期试验结果证明，较高剂量和强度的地西他滨治疗方案（20 mg／m2，应用时间＞5 d，每28 d 重复1 次）是更优方案［4］。 因机制的复杂多样，本文旨在综述以阿扎胞苷和地西他滨为例的核苷类药物在治疗血液系统肿瘤中的分子学机制及相关分子学研究进展。

1 含有氮杂核糖片段的核苷类药物的分子学作用

到目前为止，含有氮杂核糖片段的核苷类药物有2 种主要的抗肿瘤活性机制：（1）其掺入DNA（或RNA）的细胞毒性导致诱发DNA 损伤应答反应；（2）通过抑制甲基转移酶使DNA 低甲基化，修复正常细胞的生长与分化。 虽然阿扎胞苷和地西他滨被认为是完全类似的药物，但是其也被证实在临床试验中表现出明显不同的效果和不同的临床疗效。 疗效的差异可能来自剂量的差异以及掺入RNA、DNA 的差异，该差异性将在下文叙述，其他差异来源可能与治疗某种特定疾病的每例参与试验的患者自身特点相关。

阿扎胞苷和地西他滨是由不同的代谢途径实现其活性形式的［5］。 这个代谢途径的第1 个限制步骤是依赖于ATP 磷酸化的核苷转变为单磷酸核苷，分别通过尿苷胞苷激酶催化阿扎胞苷和脱氧胞苷激酶催化地西他滨。 随后，由上述2 个不同的激酶磷酸化产生阿扎胞苷的活性代谢产物5-aza-CTP，地西他滨的活性代谢产物5-aza-dCTP。 在复制过程中，由地西他滨衍生而来的5-aza-dCTP 被纳入到新合成的DNA 中。 相反地，80%～90%的阿扎胞苷以5-aza-CTP 的形式连接至RNA上，而10%～20%的阿扎胞苷经过核糖核苷还原酶的催化多步转化为5-aza-dCTP 后插入至DNA 中。

2 含有氮杂核糖片段的核苷类药物治疗血液系统肿瘤的分子学机制

2.1 DNA 去甲基化

含有氮杂核糖片段的核苷类药物较低剂量时，含有5-azadCTP 的DNA 通过不可逆地抑制DNA 甲基转移酶（DNA methyltransferases，DNMT） 来 阻 止 DNA 甲 基 化， 特 别 是DNMT1，这种酶负责维持DNA 复制后的甲基化。 DNMT1 能够识别包含5-aza-dCTP 的天然底物并且不可逆转地绑定至胞嘧啶核苷类似物，进而抑制DNMT 的功能和导致其退化。 结果，在DNA 复制过程中甲基化标志丢失了，DNA 的低甲基化可以导致沉默抑癌基因的再激活。

以共价形式结合的DNMT-5-aza-dCTP-DNA 可诱导DNA损伤ATM／ATR 响应路径，最终导致细胞生长抑制、G2 细胞周期阻滞和细胞凋亡。 这种激活被大量的γ-H2AX 和DNA 修复蛋白（包括Chk1、Chk2 和RAD51［6］）的激活所呈现。 由核苷类药物引起的DNA 损伤被碱基切除修复机制修复，其容易受到多聚ADP 核糖聚合酶的抑制［7］。 DNMT1 也被证明在DNA修复中发挥着作用，核苷类药物对DNMT1 的抑制作用也可能间接地影响DNA 修复机制［8］。 最近的研究结果显示，通过RNA 在核苷类药物治疗过程中的干扰来消耗尽DNMT1，能够减少核苷类药物诱导的DNA 损伤的形成，从而减少DNA 的损伤和DNA 的去甲基化［9］。 这进一步突出了除抑制DNMT 外的核苷类药物发挥药效的其他机制。

2.2 依赖于RNA 的影响

由于阿扎胞苷大部分与RNA 结合，故其药效至少有部分是依赖于RNA 的作用，并且与细胞周期无关。 结合了5-aza-CTP 的RNA 通过减少转运RNA（transfer RNA，tRNA）甲基转移酶水平，抑制了tRNA 甲基化进程；此外，其扰乱了核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA） 的加工，最终导致信使RNA（messenger RNA，mRNA）的生成抑制和蛋白质的合成抑制，从而诱导细胞凋亡［10］。 最近的研究结果表明，结合5-aza-CTP的RNA 能够抑制核糖核苷酸还原酶M2 亚基的表达，从而影响由核糖核苷酸到脱氧核糖核苷酸的转变，进而抑制DNA 合成与修复［11］。 比如地西他滨，其无法与RNA 进行结合，故其对RNA 的进程方面没有任何直接影响。

2.3 免疫影响

除了去甲基化活性以外，含有氮杂核糖片段的核苷类药物最近已被证明在恶性肿瘤细胞中能够诱导特异性免疫应答［12］。 通过分析不同的恶性肿瘤（乳腺癌、大肠癌和卵巢癌）阿扎胞苷治疗细胞株对药物的反应，识别到阿扎胞苷诱导的免疫基因子集，其可被用于将原发性肿瘤分为低、高表达组，对于高表达组，阿扎胞苷联合免疫治疗已被证实是有益的［13］。此外，已证实DNA 甲基化抑制剂的治疗可使小鼠黑色素瘤细胞对抗细胞毒性T 淋巴细胞抗原-4（anti-CTLA4）的敏感性降低，提示含有氮杂核糖片段的核苷类药物与细胞程序性死亡受体1（PD1）／程序性死亡配体1（PD-L1）抗体的联合治疗可能显示出协同效果。

3 阿扎胞苷与地西他滨的差异

在细胞周期的S 期，含有氮杂核糖片段的核苷类药物的毒性最强，但是细胞毒作用要求药物相对高剂量，而对DNA甲基化的影响则在药物较低剂量时出现。 含有氮杂核糖片段的核苷类药物从本质上而言是不稳定的，可通过胞苷的去氨基作用和自发的水解进而分解。 在低剂量时，含有氮杂核糖片段的核苷类药物的作用随着药物本身的降解而迅速消失，因此，持续的剂量管理和几个治疗周期的安排是保证疗效所必需的。 每种药物应该达到的治疗标准是有活性的核苷类药物活性代谢物的最大血药浓度，阿扎胞苷应达到3～11 μmol／L或地西他滨应达到0.5 μmol／L［14-16］。 上述浓度已被证明能够在患者的甲基化位点上诱导短暂的去甲基化，从而对含有氮杂核糖片段的核苷类药物的作用机制提供了有价值的证明［17］。 然而到目前为止，全基因组DNA 甲基化的程度、肿瘤抑制基因的再表达与核苷类药物临床疗效的关联性尚未得到证实。

重要的是，对急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）细胞株的人类基因表达的研究结果显示，阿扎胞苷与地西他滨之间的药物调控基因表达模式不相重叠，说明上述2种药物可能有不同的目标基因［18］。 这种生化以外的差异的发现，可以解释为何一种药物可以对某例患者起作用而其他药物却没有作用。

4 小结

含有氮杂核糖片段的核苷类药物已经被证实在治疗高风险MDS 和晚期AML 方面取得了重要的进展。 然而，虽然表现出显著的疗效，但患者仍整体预后差。 因此，更好地了解核苷类药物的治疗机制，并确定和验证可以预测治疗反应应答的生物标志物，以及了解导致核苷类药物治疗失败的机制是极其重要的。

临床前研究结果表明，地西他滨是比阿扎胞苷更有效的抗白血病药；但是，临床数据表明，阿扎胞苷比地西他滨更为有效。 为了阐明这个明显的矛盾，在未来的研究中应该优化地西他滨当前的剂量标准。

当然，现有研究结果已表明单纯使用核苷类药物治疗不足以达到长期缓解的目的。 因此，需要进一步研究核苷类药物与其他药物联合应用的有效性和适宜性，探寻新的治疗策略，以提高患者的治疗成功率及疗效的耐久性。