蛋白精氨酸甲基轉移酶5 (Protein arginine methyltransferases 5, PRMT5)作為一種治療靶點(diǎn)，其主要生理功能是精氨酸的單甲基化和對稱(chēng)二甲基化，已引起該領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注。據報道，PRMT5參與許多細胞功能，包括細胞生長(cháng)、遷移和發(fā)育。此外，PRMT5的上調發(fā)生在不同類(lèi)型的腫瘤中，并與不良預后密切相關(guān)。

       目前，已有多種PRMT5抑制劑進(jìn)入臨床試驗，用于治療各種癌癥，如伴有MTAP缺失的晚期或復發(fā)性實(shí)體瘤等。PRMT5抑制劑作為一類(lèi)新興的抗腫瘤藥物，目前尚處于臨床研發(fā)早期。同時(shí)，PRMT5抑制劑也是繼PARP抑制劑之后最有希望的基于“合成致死”機制的抗癌藥物。

       PRMT家族及功能

       精氨酸甲基化是一種廣泛存在于哺乳動(dòng)物細胞中的翻譯后修飾形式，它與磷酸化和泛素化一樣，可以調節多種生物過(guò)程，包括轉錄、細胞信號傳導、mRNA 翻譯、DNA損傷、受體運輸、蛋白質(zhì)穩定性和前體mRNA剪接等。PRMT家族共有九個(gè)成員，他們通過(guò)催化甲基從S-腺苷甲硫氨酸 (SAM) 轉移到精氨酸殘基的胍基氮原子上進(jìn)行對稱(chēng)二甲基化修飾，釋放出S-腺苷-l-同型半胱氨酸(SAH)（圖1）。

       根據PRMTs（蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉移酶）的催化活性和產(chǎn)物類(lèi)型，可將其分為三大類(lèi)：I、Ⅱ、Ⅲ型。I型主要包括PRMT1、PRMT2、PRMT3、PRMT4、PRMT6、PRMT8，催化底物形成不對稱(chēng)二甲基化精氨酸；Ⅱ型包括PRMT5及PRMT9，催化底物形成對稱(chēng)二甲基化精氨酸；Ⅲ型僅包括PRMT7，負責催化底物形成單甲基化精氨酸。

       圖1.PRMT家族成員介紹及甲基化作用機制

       PRMT5靶點(diǎn)介紹

       PRMT5是主要的II型精氨酸甲基轉移酶，與不同的底物蛋白形成大型復合物，如含有WD重復序列的蛋白MEP50。PRMT5需要與不同的底物適配器的作用來(lái)識別和甲基化組蛋白和非組蛋白底物，如：pICln、RioK1和CoPR5。4個(gè)PRMT5和4個(gè)MEP50形成異八聚復合物。在該復合物中，PRMT5分子以保守的頭尾排列形式形成兩個(gè)二聚體，而PRMT5四聚體形成復合物的核心。MEP50通過(guò)N端TIM管與PRMT5結合（圖2）。研究表明，與單獨的PRMT5相比，PRMT5和MEP50的復合物具有更高的甲基轉移酶活性。這可能是由于MEP50在輔因子和蛋白質(zhì)結合中具有亞穩態(tài)。PRMT5酶催化非組蛋白底物的甲基化，因此在各種重要的細胞功能中起作用。

       圖2.PRMT5結構特征

       PRMT5與癌癥的關(guān)系

       PRMT5最早被確定為轉錄抑制因子。PRMT5具有癌基因特性，因為它能夠抑制腫瘤抑制基因的表達。例如，PRMT5過(guò)表達降低了ST7和NM23的表達水平。敲低PRMT5會(huì )導致細胞生長(cháng)減慢，而過(guò)表達PRMT5會(huì )導致細胞過(guò)度增殖。越來(lái)越多的研究證明了PRMT5在膠質(zhì)母細胞瘤、肺癌、淋巴瘤、乳腺癌和結直腸癌中的上調（圖3）。因此，PRMT5成為治療癌癥的一個(gè)有前途的治療靶點(diǎn)。

       圖3.PRMT5在癌癥中高表達

       3.1 PRMT5與膠質(zhì)母細胞瘤

       臨床前研究證明了在膠質(zhì)母細胞瘤中靶向PRMT5驅動(dòng)的致癌途徑的可行性。PRMT5在原發(fā)腫瘤和來(lái)自膠質(zhì)母細胞瘤患者的細胞系中過(guò)表達。此外，PRMT5過(guò)表達與細胞生長(cháng)速率相關(guān)，與患者總體生存率呈負相關(guān)。PRMT5基因衰減導致細胞周期阻滯、凋亡和細胞遷移活性喪失。遺傳分析和染色質(zhì)免疫沉淀已經(jīng)確定腫瘤抑制基因ST7是PRMT5沉默的關(guān)鍵基因。PRMT5抑制抑制了PRMT5向ST7啟動(dòng)子的募集，導致ST7表達恢復和細胞生長(cháng)抑制，從而提高了臨床前膠質(zhì)母細胞瘤異種移植模型的存活率。

       3.2 PRMT5與肺癌

       PRMT5在人類(lèi)肺癌組織樣本中也被發(fā)現高度表達，而在良性肺組織中未檢測到其表達。沉默PRMT5在組織培養中強烈抑制肺腺癌細胞A549的增殖，并抑制小鼠肺A549異種移植的生長(cháng)。體外和體內研究表明，PRMT5缺陷導致細胞生長(cháng)受阻可能是由于成纖維細胞生長(cháng)因子受體信號通路下調所致。PRMT5選擇性抑制劑抑制肺癌細胞中SmD3和組蛋白的精氨酸對稱(chēng)甲基化，同時(shí)抑制細胞增殖。口服PRMT5抑制劑在肺腫瘤異種移植模型中顯示抗腫瘤活性。

       3.3 PRMT5與淋巴癌

       PRMT5在淋巴瘤中過(guò)表達，包括套細胞淋巴瘤和侵襲性B細胞淋巴瘤。敲低PRMT5可恢復RBL2/E2F腫瘤抑制通路，PRMT5基因的轉錄沉默可導致細胞凋亡。PRMT5的激活對于cyclin - d1介導的腫瘤生長(cháng)和增殖至關(guān)重要。PRMT5通過(guò)結合NF-κB亞基p65使NF-κB二甲基化。此外，淋巴瘤的分子分析顯示，PRMT5介導p53甲基化抑制關(guān)鍵的促凋亡和抗增殖靶基因的表達。綜上所述，由于PRMT5在淋巴瘤細胞中的高選擇性表達以及在多種調控基因轉錄沉默中的活性，它是一個(gè)理想的淋巴瘤治療靶點(diǎn)。

       3.4 PRMT5與乳腺癌

       與正常乳腺組織相比，超過(guò)一半的乳腺腫瘤表現出更高的PRMT5表達，主要是由于異常可變剪接事件所致。PRMT5/WDR77復合物介導乳腺癌腫瘤發(fā)生，需要ZNF326蛋白作為底物來(lái)影響乳腺癌轉錄組。此外，PRMT5缺失在小鼠模型中顯著(zhù)抑制乳腺癌細胞增殖和腫瘤生長(cháng)。PRMT5發(fā)揮其致癌功能，部分原因是通過(guò)AKT1在R391位點(diǎn)的直接甲基化來(lái)促進(jìn)AKT通路。PRMT5與程序性細胞死亡4(乳腺癌原位模型中的腫瘤抑制因子)的共表達導致腫瘤加速生長(cháng)。此外，PRMT5過(guò)表達與乳腺癌化療耐藥相關(guān)，因此PRMT5抑制劑聯(lián)合常規化療可能對乳腺癌治療有積極影響。

       3.5 PRMT5與結直腸癌

       PRMT5在結直腸癌(CRC)組織中過(guò)表達。通過(guò)下調PRMT5抑制CRC細胞增殖和組蛋白對稱(chēng)H3二甲基化。由于PRMT5介導的組蛋白甲基化直接控制某些癌癥的表達，它促進(jìn)了CRC相關(guān)基因的轉錄和表達。此外，NAA40蛋白和mRNA水平在結直腸癌組織中高于非惡性標本。NAA40的缺失抑制CRC細胞系的增殖和存活，并增加其對5-氟尿嘧啶治療的敏感性。PRMT5的表達受NAA40調控，從而影響CRC的生長(cháng)。PRMT5/EZH2復合物還通過(guò)表觀(guān)遺傳抑制CDKN2B表達促進(jìn)CRC進(jìn)展。

       3.6 PRMT5的“合成致死”抗癌機制

       2016 年，兩篇發(fā)表在《Science》的文章首次報道了抑制PRMT5在 MTAP 缺失腫瘤中的“合成致死”效應。與PRMT5構成合成致死的基因是甲硫腺苷磷酸化酶（MTAP），這是一種抑癌基因，常在腫瘤中發(fā)生缺失。MTAP缺失患者約占全部實(shí)體瘤的15%，包括約15%的NSCLC、28%的食管癌、26%的膀胱癌和10%的食管胃癌等。

       研究表明，MTAP基因缺失的癌細胞對PRMT5抑制表現非常敏感。MTAP缺陷細胞積累代謝物MTA，與PRMT5結合形成PRMT5-MTA復合物，從而抑制PRMT5甲基轉移酶活性。MTA在缺乏MTAP的癌細胞中的積累使癌細胞對PRMT5-MTA復合物的進(jìn)一步抑制敏感。PRMT5- MTA復合物抑制劑(第二代PRMT5抑制劑)的療效取決于癌細胞的MTAP狀態(tài)。在缺乏MTAP的癌細胞中，PRMT5-MTA抑制劑只選擇性地影響腫瘤細胞，而不影響健康細胞（圖4）。PRMT5-MTA的這種去調控代謝狀態(tài)可以作為MTAP缺失的腫瘤的潛在治療方法進(jìn)行進(jìn)一步研究。

       圖4.PRMT5的合成致死機制

       PRMT5抑制劑的

       臨床開(kāi)發(fā)現狀與問(wèn)題

       目前，針對PRMT5靶點(diǎn)尚無(wú)藥物批準上市。根據抑制劑種類(lèi)可分為：底物競爭性PRMT5抑制劑、SAM競爭性PRMT5抑制劑、共價(jià)SAM競爭性PRMT5抑制劑SAM/底物雙位點(diǎn)PRMT5抑制劑、PRMT5-MTA complex inhibitor（(MRTX1719)、prmt5 -肽復合物抑制劑、變構PRMT5抑制劑以及PROTAC介導的PRMT5抑制劑、雙靶點(diǎn)PRMT5抑制劑。

       大多數進(jìn)入臨床試驗的PRMT5抑制劑仍處于早期階段（圖5）。到目前為止，臨床試驗的結果總體不太理想：臨床研究表明GSK-3326595對多種腫瘤類(lèi)型均有應答。然而，89%的參與者報告了不良事件，包括貧血、血小板減少、中性粒細胞減少和疲勞。

       JNJ-64619178的I期臨床試驗顯示，間歇性給藥對腫瘤患者具有維持靶點(diǎn)抑制作用。相反，JNJ-64619178在骨髓增生異常綜合征患者中表現出有限/無(wú)療效。大多數接受JNJ-64619178治療的患者出現不良事件，包括血小板減少、貧血和惡心。

       PF-06939999作為PRMT5抑制劑，在頸部鱗狀細胞癌和非小細胞肺癌患者中有客觀(guān)的腫瘤反應。在臨床試驗中觀(guān)察到細胞減少，它們是劑量依賴(lài)性和可逆的劑量修正。上述PRMT5抑制劑的臨床試驗似乎已經(jīng)叫停。

       事實(shí)上，除了Prelude Therapeutics的項目外，大多數活躍的項目都致力于第二代PRMT5抑制劑，即PRMT5- MTA抑制劑。在缺乏MTAP的癌細胞中，MTA取代SAM與PRMT5結合，形成無(wú)活性的PRMT5-MTA復合物。第二代PRMT5抑制劑與PRMT5- MTA復合物結合，殺死缺乏MTAP的癌細胞，同時(shí)保留正常細胞。這種特性允許第二代PRMT5抑制劑更特異性地靶向MTAP缺陷的癌細胞，并可能降低不良事件的發(fā)生率。因此，后續應該開(kāi)發(fā)更多的二代PRMT5抑制劑來(lái)治療不同類(lèi)型的腫瘤，特別是MTAP缺失的腫瘤。

       圖5.部分處于臨床階段的PRMT5抑制劑

       小結

       由于精氨酸甲基化過(guò)程在癌癥疾病發(fā)展中扮演的重要角色，使得PRMT5成為了一個(gè)潛力的癌癥治療靶點(diǎn)。目前，針對PRMT5抑制劑種類(lèi)多樣，但大部分仍處于開(kāi)發(fā)的早期階段。

       PRMT5在造血過(guò)程中起著(zhù)重要的調節作用。第一代PRMT5抑制劑對PRMT5的抑制與患者的血小板減少、貧血和中性粒細胞減少癥有關(guān)。因此，應重點(diǎn)開(kāi)發(fā)第二代PRMT5抑制劑，即PRMT5- MTA特異性抑制劑。

       盡管一些第一代PRMT5抑制劑的臨床試驗結果并不理想，但靶向PRMT5用于癌癥治療是有希望的。與此同時(shí)，第二代PRMT5-MTA抑制劑因其對MTAP缺陷癌癥的高特異性和低不良反應發(fā)生率而越來(lái)越受到關(guān)注。這一特點(diǎn)有助于以不同方式優(yōu)化PRMT5抑制劑，進(jìn)一步提高其在MTAP缺失癌癥等疾病中的療效和選擇性，從而驗證PRMT5作為抗癌靶點(diǎn)的有效性。PRMT5能否在醫藥圈掀起風(fēng)暴，我們拭目以待！

       參考文獻

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