HDAC11

前言AIDD Pro 根据国内外各大网站以及人工智能药物设计主流新闻网站及公众号，从 AIDD会议、AIDD招聘，重大科研进展、行业动态、最新报告发布等角度，分析挖掘了每周人工智能辅助药物设计领域所发生的、对领域技术发展产生重大推动作用的事件，旨在帮助 AIDD领域研究人员和业内人士及时追踪最新科研动态、洞察前沿热点。如果您觉得符合以上要求的内容我们有遗漏或者更好建议，欢迎后台留言。科研进展2025年4月3日【深度学习】ACS Chem. Neurosci. | 利用深度学习和虚拟筛选发现和表征新的受体相互作用蛋白激酶1抑制剂2025年4月3日【分子模拟】J. Phys. Chem. Lett. | 推进分子模拟：合并物理模型，实验和人工智能来解决多尺度复杂性2025年4月3日【靶点】J. Med. Chem. | 抑制HDAC11作为AML的潜在治疗策略：靶点鉴定、先导物发现、抗肿瘤效力和机制研究2025年4月2日【生成模型】J. Chem. Inf. Model. | 基于亲和预测模型和强化学习的活性分子设计深度生成模型2025年4月2日【分子动力学模拟】J. Chem. Theory Comput. | 分子动力学模拟中蛋白质-脂质相互作用停留时间的贝叶斯非参数分析2025年4月1日【药物发现】ACS Omega | 靶向VEGFR2、EphB4、FGFR-1和TIE-2的新型多血管生成药物的发现：基于受体的药效团建模、虚拟筛选和分子建模研究具体信息，请滑动下方文字1.【深度学习】受体相互作用蛋白激酶1 （Receptor-interacting protein kinase 1, RIPK1）是细胞坏死坏死的关键介质，是多种人类神经退行性疾病和炎症性疾病的有希望的治疗靶点。然而，由于抑制活性欠佳或缺乏选择性，目前报道的RIPK1抑制剂不足以用于临床研究。因此，有必要发现新的RIPK1激酶抑制剂。在这项研究中，我们将深度学习模型，特别是指纹图注意网络（FP-GAT）与基于分子对接的虚拟筛选相结合，从包含1300万种化合物的文库中识别出潜在的RIPK1抑制剂。在获得的43个化合物中，两个化合物（指定为24和41）在10 μM浓度下对RIPK1的酶抑制活性超过50%。化合物24和41的半最大抑制浓度（IC50）分别为2.01和2.95 μM。此外，这些化合物对tsz诱导的HT-29细胞坏死坏死模型具有保护作用，化合物24和化合物41的半最大有效浓度（EC50）分别为6.77 μM和68.70 μM。最后，通过分子动力学模拟和结合自由能计算来阐明化合物24和41与RIPK1结合的分子机制。结果表明Met92、Met95、Ala155和Asp156是新型RIPK1抑制剂的关键残基。综上所述，本工作发现了两个靶向RIPK1的hit化合物，它们可以进一步进行结构修饰，成为有前途的先导化合物。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschemneuro.5c00180DOI：https://doi.org/10.1021/acschemneuro.5c001802.【分子模拟】蛋白质和蛋白质复合物形成适应性网络，通过动态机制和相互作用调节基本生化途径并定义细胞表型。结构生物学和分子模拟的进展揭示了蛋白质系统如何响应其环境的变化，如配体结合、应激条件或突变和翻译后修饰等扰动，从而影响信号转导和细胞表型。在这里，我们讨论了计算方法，从分子动力学（MD）模拟到人工智能驱动的方法，如何有助于研究从孤立分子到大型组装的蛋白质动力学。这些技术阐明了构象景观、配体结合机制和蛋白质-蛋白质相互作用，并开始支持构建高度复杂系统的多尺度现实表示，范围一直到整个细胞模型。随着低温电子显微镜、低温电子断层扫描和AlphaFold加速蛋白质网络的结构表征，我们建议将人工智能和机器学习与多尺度MD方法相结合，将增强对日益复杂的系统的基本理解，为细胞区室甚至整个细胞的行为预测建模带来令人兴奋的可能性。这些进步确实改变了生物物理学和化学生物学，为在原子分辨率上研究生物分子机制提供了新的机会。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.5c00652DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.5c006523.【靶点】在此，我们发现HDAC11参与AML的发病机制，是AML的潜在治疗靶点。考虑到HDAC11抑制剂的稀缺性，我们开发了结构新颖的HDAC11抑制剂，发现A9是最有效的一种，它在AML细胞中表型表达了HDAC11敲低诱导凋亡、细胞周期阻滞和促进分化的作用。此外，A9不仅通过上调TF和TFRC促进铁的摄取，还通过上调HMOX1促进铁的释放，两者共同导致AML细胞铁稳态被破坏，导致铁凋亡。机制研究表明，a9诱导的HMOX1上调是由于p62-Keap1-Nrf2通路的激活。值得注意的是，A9与化疗药物联合使用可协同降低体外AML细胞活力。A9单独或联合阿糖胞苷的体内抗aml疗效也得到了验证。总之，我们的研究揭示了药物抑制HDAC11作为AML的潜在治疗策略。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.4c02550DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c025504.【生成模型】激酶是许多细胞过程中的关键调节因子，其失调与包括癌症在内的多种疾病有关。因此，蛋白激酶已成为目前主要的药物靶点，大约四分之一到三分之一的全球药物开发工作集中在激酶上。此外，基于深度学习的分子生成方法在探索大化学空间和提高药物发现效率方面也显示出明显的优势。然而，目前许多分子生成模型在考虑特定靶点和生成具有所需性质（如靶点相关活性）的分子方面面临挑战。在这里，我们开发了一个专门的和增强的基于深度学习的分子生成框架，名为KinGen，这是专门为小分子激酶抑制剂的高效生成而设计的。通过整合强化学习、迁移学习和专门的奖励模块，KinGen利用结合亲和预测模型作为奖励功能的一部分，这使得它能够准确地指导具有高目标活性的生物相关分子的生成过程。这种方法不仅保证了生成的分子具有理想的结合性能，而且提高了分子优化的效率。结果表明，KinGen可以生成结构有效、独特和多样的分子。生成的分子与目标的结合亲和力与已知抑制剂相当，达到- 9.5 kcal/mol的平均对接分数，这突出了该模型设计具有增强活性的化合物的能力。这些结果表明，KinGen有潜力作为加速激酶靶向药物发现工作的有效工具。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.5c00074DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jcim.5c000745.【分子动力学模拟】分子动力学（MD）模拟是研究蛋白质在其环境中的相互作用的通用工具，特别是膜蛋白与周围脂质的相互作用。然而，由于相当大的噪声和长时间结合事件的低频率，即使在数百微秒的模拟数据中，脂质-蛋白质结合动力学的定量分析仍然具有挑战性。在这里，我们应用贝叶斯非参数来计算MD轨迹的剩余分辨停留时间分布。这种分析表征了不同时间尺度上的结合过程（通过其动力学脱轨率量化），并为每个轨迹框架分配了属于特定过程的概率。通过这种方式，我们以无监督的方式对轨迹框架进行分类，并根据过程的时间尺度获得不同的结合姿势或分子密度。我们通过用MARTINI模型进行粗粒度MD模拟来表征胆固醇与六种不同的g蛋白偶联受体（A2AAR、β2AR、CB1R、CB2R、CCK1R和CCK2R）的相互作用，从而证明了我们的方法。非参数贝叶斯分析使我们能够将粗糙的结合时间序列数据与潜在的分子图像联系起来，从而不仅从MD模拟中推断出精确的结合动力学和误差分布，而且还描述了导致大范围动力学速率的分子事件。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.4c01522DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jctc.4c015226.【药物发现】血管生成现象对于癌细胞中新血管的形成至关重要。癌细胞的发展阻碍了其他健康细胞。本研究的主要目的是探索和破译针对VEGFR2、EphB4、FGFR-1和TIE-2药物靶点的多模态天然化合物，以阻止血管生成和进展。建立了基于受体的VEGFR2、EphB4、FGFR-1和TIE-2药效团模型，并通过富集参数进行验证。此外，经过验证的假设允许筛选类似药物的天然产品数据库，如SuperNatural 3.0， COCONUT和LOTUS。使用绝对终点法评估常见的具有药效特征的天然化合物的结合亲和力。最后，研究了密度泛函理论来理解蛋白质复合物的化学反应性和稳定性。在所有筛选的天然化合物中，发现17种天然化合物与验证的药效团模型准确匹配，具有较高的适应度得分和对齐分数。以sorafenib （VEGFR2）、NVP-BHG712 （EphB4）、pemiganitib （FGFR-1）和DP1919 （ti0 -2）为对照药物，基于它们的终点结合能、结合相互作用、分子动力学、最佳药代动力学和毒性谱，得出了三个有前景的天然化合物CNP0003920、CNP0243075和CNP0211397。密度泛函理论（DFT）结果表明，鉴定的化合物与蛋白质复合物结合是稳定的。我们的发现可以为开发多模态类似物VEGFR2、EphB4、FGFR-1和TIE-2蛋白提供一个有希望的起点。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.4c08366DOI：https://doi.org/10.1021/acsomega.4c08366上下滚动查看更多药企动态2025年4月3日【安进】全球首款IgG4-RD新药：安进CD19抗体获批新适应症2025年4月3日【诺华】诺华IgA肾病新药「阿曲生坦」获批上市2025年4月2日【阿斯利康】阿斯利康CD20×TCR×CD8三抗新药国内再获批临床2025年4月2日【罗氏】高剂量奥瑞利珠单抗III期研究未达主要终点2025年4月1日【辉瑞】辉瑞RSV疫苗在欧盟适应症扩大至18岁及以上人群各动态具体信息，请滑动下方文字1.【安进】2025年4月3日，安进宣布CD19抗体Inebilizumab新适应症获得FDA批准上市，成为全球首款也是唯一一款IgG4相关疾病（IgG4RD）新药。链接网址请戳我2.【诺华】4月3日，诺华宣布其高选择性内皮素A受体（ETA）拮抗剂阿曲生坦（atrasentan，Vanrafia）的上市申请已获FDA加速批准，用于降低有疾病进展风险的原发性免疫球蛋白A肾病（IgAN）成人患者的蛋白尿。这意味着，阿曲生坦成为了首个获批用于减少原发性IgA肾病蛋白尿的选择性ETA拮抗剂。链接网址请戳我3.【阿斯利康】4月2日，CDE官网公示，阿斯利康（AstraZeneca）申报的1类新药AZD5492在中国获批两项新的临床试验默示许可，拟用于治疗系统性红斑狼疮、特发性炎症性肌病。AZD5492是阿斯利康开发的一款CD20×TCR×CD8三特异性抗体，拟用于治疗B细胞相关疾病。AZD5492是一种不对称的三特异性单克隆IgG1抗体，它含有两个抗CD20的Fab结构域、一个与TCR结合的VHH结构域，以及一个与CD8共受体结合的VHH结构域。链接网址请戳我4.【罗氏】4月2日，罗氏宣布高剂量奥瑞利珠单抗治疗复发性多发性硬化症（RMS）的III期MUSETTE研究未达到主要终点。奥瑞利珠单抗是罗氏与渤健合作开发的一款靶向CD20阳性B细胞的人源化单克隆抗体。这类B细胞是一种特殊类型的免疫细胞，被认为是造成髓鞘和神经元轴突损伤的关键因素。链接网址请戳我5.【辉瑞】4月1日，辉瑞宣布欧洲委员会（EC）已批准其二价呼吸道合胞病毒（RSV）疫苗Abrysvo的新适应症申请，扩展至预防18至59岁人群由RSV引起的下呼吸道疾病（LRTD）。链接网址请戳我上下滚动查看更多会议信息2025年4月17-18日 商图举办IGC 2025 第九届免疫基因及细胞治疗大会2025年4月25-30日 美国癌症协会举办2025美国癌症协会年会（AACR）2025年6月12-13日 智药邦举办2025人工智能与生物医药生态大会2025年6月27-28日 美国华人生物医药科技协会中国分会（CBA-China）主办，苏州云程万川（盛杰）承办2025美国华人生物医药科技协会CBA-China中国年会各会议具体详情和参会方式，请滑动下方文字IGC 2025 第九届免疫基因及细胞治疗大会主办方：商图会议时间：2025年4月17-18日会议地点：北京会议主旨：深度解析免疫细胞治疗、干细胞与外泌体治疗、基因编辑及基因治疗、mRNA疫苗及药物、人用与兽用疫苗、免疫治疗抗体及联合治疗等领域的技术挑战与热点，促进国内产学研医的深入交流与合作。链接网址请戳我2025美国癌症协会年会（AACR）主办方：美国癌症协会会议时间：2025年4月25-30日会议地点：芝加哥会议主旨：美国癌症协会年会是世界上历史最悠久、最大的科学会议，它关注于高质量癌症研究高及创新的各个方面。其科学的广度和卓越的声誉吸引了该领域首屈一指的研究人员，该协会的设计和服务促进了癌症领域科学家在知识和观点上的交流，他们致力于癌症研究、为下一届癌症研究人员提供培训的机会、提高公众对癌症的了解。链接网址请戳我2025人工智能与生物医药生态大会主办方：智药邦会议时间：2025年6月12-13日会议地点：上海会议主旨：大会将广泛邀请国内外顶尖学术界和企业界知名专家学者，共同探讨AI赋能生物医药领域的前沿进展、重要案例、关键问题和各方思考。大会旨在为各方提供一个高水平的信息沟通平台，加强交流与合作，加速生物制药相关技术和产业的发展。链接网址请戳我2025美国华人生物医药科技协会CBA-China中国年会主办方：美国华人生物医药科技协会中国分会会议时间：2025年6月27-28日会议地点：苏州会议主旨：立足国际视野及产业高度，以创新为引领，围绕全球最新监管动态、新技术/AI革新及成果转化、先进治疗技术、药物创新开发、全球药物开发策略、新兴市场出海布局等前沿热门话题，共同探索前沿技术创新与全球医药合作，促进新质生产力培育及未来产业发展，推动全球健康事业新发展。链接网址请戳我上下滚动查看更多版权信息本文内容均由小编收集于公开的各个网络平台，发布的目的仅为了方便大家一站式了解AIDD行业信息，并未对发布源头进行真实性验证。如您发现相关信息有任何版权侵扰或者信息错误，请及时联系AIDD Pro（请添加微信号18515220072）进行删改处理。原创内容未经授权，禁止转载至其他平台。有问题可发邮件至yangzhuoqi@stonewise.cn关注我，更多资讯早知道↓↓↓

关注小药说药，一起成长！ 前言 遗传和表观遗传变化都是癌症发生、肿瘤进展和转移的重要因素。从广义上讲，癌症的发病率与生物/遗传年龄直接相关。DNA甲基化是一种重要的表观遗传调控机制，在生命周期中不断变化，是“表观遗传衰老”过程的重要组成部分。值得注意的是，最近的研究已经证实表观遗传衰老在肿瘤发生中起主要作用。 表观遗传学改变通过影响广泛组织学中的多种致癌基因与抑癌基因途径，以及通过影响免疫细胞（如T细胞和NK细胞）的激活、分化和功能从而促进癌症的发生。事实上，最近的一项研究表明，正是组织环境诱导的表观遗传编程启动了肿瘤发生，这些发现为表观遗传药物的应用提供了强有力的理论基础，不仅可以作为癌症治疗药物，还可以用于预防癌症，因为它们可以协同靶向“正常”细胞，包括免疫细胞和癌前细胞。 基于表观遗传学的治疗旨在调节影响免疫细胞、其他正常细胞和/或癌细胞中各种信号通路的转录编程，从而影响这些细胞群体的命运。表观遗传药物是作用于细胞表观基因组以发挥其功能的化学物质，这些药物包括DNA甲基转移酶（DNMT）、DNA去甲基酶、组蛋白去乙酰化酶（HDAC）、组蛋白乙酰转移酶（HATs）、组蛋白甲基转移酶（HMT）、组蛋白去甲基酶（HDMs）和其他相关酶的抑制剂。此外，microRNA（miRNA）和长非编码RNA（lncRNAs）也是多种关键生物过程的重要表观遗传介质，包括致癌和免疫反应，这是有效癌症治疗的两个关键靶点。 表观遗传途径 DNA甲基化 DNA甲基化作为一种主要的表观遗传学标记，可通过有丝分裂遗传，并参与稳定基因转录抑制，尤其是当其位于哺乳动物基因转录起始点附近时。研究的最深入的DNA共价修饰是5-甲基胞嘧啶（5mC），这是一种由DNMT催化的标记。 在哺乳动物基因组中，5mC主要存在于CpG二核苷酸中，人类基因组中2800万CpG二核苷酸中70–80%的CpG被甲基化。在哺乳动物中，发现了三种活跃的DNMT，分别命名为DNMT1、DNMT3a和DNMT3b。 组蛋白乙酰化 组蛋白可以经历多种形式的翻译后修饰（PTMs），包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化以及ADP核糖基化、磺酰化和瓜氨酸化。这些组成所谓的“组蛋白密码”，调节染色质结构、重塑酶的募集和基因活动的调节。 组蛋白赖氨酸残基的乙酰化影响基因组的组织和功能。组蛋白H3和H4的乙酰化由两组酶决定：HATs和组HDAC。这两组酶决定组蛋白的乙酰化状态，并以可逆方式工作。 在人类中，有18种HDAC酶分为四类：Rpd3样蛋白的I类（HDAC1、HDAC2、HDAC3和HDAC8）；类Hda1蛋白的II类（HDAC4、HDAC5、HDAC6、HDAC7、HDAC9和HDAC10）；Sir2样蛋白的III类（SIRT1、SIRT2、SIRT3、SIRT4、SIRT5、SIRT6和SIRT7）和第四类蛋白质（HDAC11）。这些酶及其在癌症中的功能已被广泛研究。 组蛋白甲基化 组蛋白甲基化是表观遗传修饰的第三种主要类型。为了完成这一可逆过程，涉及两大类催化甲基加成的酶：蛋白质精氨酸甲基转移酶（PRMT）和组蛋白赖氨酸甲基转移酶（HKMT）。癌症环境中的关键赖氨酸和精氨酸甲基转移酶包括zeste同源物2（EZH2）、G9a、DOT1L以及PRMTs 1和5。另一组称为组蛋白去甲基酶的酶逆转这一过程。 组蛋白磷酸化 磷酸化是另一种高度动态的组蛋白PTM形式。它发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上，主要发生在组蛋白N端尾部，受激酶和磷酸酶的竞争作用控制。作为“组蛋白代码”的重要组成部分，PTM在DNA损伤修复、染色质致密化、转录调控以及包括肿瘤发生和癌症进展在内的一系列生物学过程中起着关键作用。 肿瘤微环境的表观遗传调节 肿瘤微环境（TME）由多种细胞类型组成。除肿瘤细胞外，TME还包含多种非上皮细胞类型，包括构成血管系统的细胞（内皮细胞、周细胞和平滑肌细胞）、参与免疫监测的细胞（淋巴细胞、巨噬细胞和肥大细胞）以及基质细胞（即成纤维细胞），这些细胞在细胞外基质（ECM）中，分泌一系列可扩散生长因子、细胞因子和趋化因子。人们早就认识到，癌症发生促进以促血管生成生长因子表达、ECM表达改变、成纤维细胞增殖加速和炎性细胞浸润增加为特征的基质变化。 TME的表观遗传改变控制着组织缺氧状态，并在细胞对缺氧的反应和癌细胞代谢中起着关键作用。表观遗传调控因子可与缺氧诱导转录因子（HIF）家族基因协同工作，在HIF依赖性启动后很长时间内维持缺氧适应的细胞表型。表观遗传变化稳定HIF与其转录靶点的结合，从而影响直接HIF反式激活后的组蛋白去甲基化酶活性，并最终导致缺氧TME中组蛋白修饰和DNA甲基化的整体模式，JMJD1A表达的低氧上调作为信号放大器促进低氧基因表达，最终促进肿瘤生长。 巨噬细胞是TME中的关键固有免疫细胞，它们在TME中调节原发性肿瘤生长、血管生成、转移扩散和肿瘤对介入治疗的反应。在巨噬细胞中，缺氧减弱了Jumonji组蛋白去甲基化酶活性的表达，导致组蛋白H3K9甲基化增加和趋化因子表达降低，从而导致TME内免疫景观的变化。 免疫细胞的表观遗传调节 表观遗传机制在免疫细胞分化和功能中发挥关键作用，确保在不同组织微环境条件下免疫细胞中恰当的基因表达模式。重要的是，表观遗传机制在TME内的免疫细胞和基质细胞类型中起着决定性作用。 固有免疫细胞（髓系细胞和NK细胞） 髓系细胞在适应性免疫系统识别癌细胞中发挥重要作用，并协调炎症和保护性抗肿瘤免疫反应的启动。这些细胞包括粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、DC和MDSC。 DC细胞启动并协调针对感染和疾病的适应性免疫反应，它们是免疫记忆和免疫耐受发展的核心。树突状细胞迅速整合来自其组织微环境的信号，并相应地对这些信号作出反应，这种动态变化依赖于DC细胞染色质结构的表观遗传变化。 在巨噬细胞中，其功能极化状态需要对靶基因表达进行精确的时间和情境调节。在M1和M2极化期间，表观遗传变化在改变细胞信号和特征基因图谱中发挥作用。 MDSCs在肿瘤形成过程中被诱导，它们介导有效的肿瘤促进活动。研究表明，在肿瘤相关培养基存在的情况下，MDSCs的基因组中存在广泛的去甲基化和某些特殊位点的DNA甲基化，这些和免疫抑制特征的特异性基因增加有关。此外，许多研究表明，组蛋白修饰的表观遗传途径调节MDSCs的各个方面。例如，HDAC11是一种新的表观遗传调节因子，在肿瘤相关的MDSC中调节细胞的扩增和功能。 NK细胞在免疫监视和消除应激、感染或转化细胞方面发挥着重要作用。对于NK细胞，H3K4me3去甲基化酶Kdm5a是细胞激活所必需的。此外，慢性刺激的NK细胞在被肿瘤靶点重新激发时表现出功能紊乱，这些无能的NK细胞表现出特定的表观遗传重编程模式，DNA甲基化发生全基因组改变。 CD4+T细胞 表观遗传学机制在Th1和Th2细胞的细胞分化和功能中起着关键作用。STAT4和STAT6转录因子在辅助性T细胞分化过程中的表观遗传修饰和转录调节中起着调控作用。研究发现，STAT4在促进活跃的表观遗传标记方面具有更为显著的作用，而STAT6在对抗抑制性标记方面具有更为显著的作用。 对于T滤泡辅助细胞（Tfh）细胞，已经证明VHL-HIF-1α轴在通过糖酵解表观遗传重编程启动Tfh细胞发育过程中起着重要作用。EZH2是一种HMT，催化H3K27me3并主要通过HMT活性影响Th1、Th2和Treg细胞。研究表明，EZH2敲除会损害Tfh分化和转录编程的激活。 Treg细胞 Treg细胞的发育严重依赖于FoxP3，FoxP3的表达是最佳Treg抑制活性所必需的，过去几十年的研究表明，增强子区CpG岛的DNA甲基化控制着T细胞中FoxP3的表达。此外，TET-甲基胞嘧啶双加氧酶对Treg细胞的功能稳定性也至关重要。一系列研究证明了TET在维持Treg细胞中稳定的FoxP3表达中的关键作用。 EZH2在Treg细胞中的重要性也得到了证实。EZH2对Treg的分化和T效应细胞的扩张都至关重要，通过遗传或药理学手段破坏Treg细胞中的EZH2活性，导致肿瘤浸润性Treg细胞获得促炎功能，重塑TME，增强CD8+和CD4+效应T细胞的募集和功能，从而消除肿瘤。 CD8+T细胞 基因表达的表观遗传调控在获得和维持CD8+T细胞的效应器功能，以及记忆性CD8+T细胞对抗原再激发的快速而稳健的反应中起着关键作用。表观遗传机制也影响CD8+T细胞的干性及其命运。 组蛋白乙酰化通过效应分子的差异表达促进CD8+T细胞快速而稳健的记忆反应。与原始CD8+T细胞相比，记忆CD8+T细胞中效应基因H3赖氨酸9乙酰化（H3K9Ac）显著提高。此外，HDAC3已被确定为CD8+T细胞效应器分化和细胞毒性潜能的表观遗传调节因子。 肿瘤细胞和免疫分子的表观遗传调节 癌细胞的代谢重编程是公认的癌症标志，这已成为调节抗肿瘤免疫反应的关键免疫抑制机制。代谢重编程和表观遗传重编程是相互关联的，并且在很大程度上，代谢状态决定了癌症的表观遗传学。 糖酵解或氧化磷酸化等代谢途径在炎症和组织修复过程中调节巨噬细胞功能，α-酮戊二酸通过代谢和表观遗传重编程协调巨噬细胞活化至M2表型。糖酵解增强也被确定影响骨桥蛋白基因表达的表观遗传修饰。最终，TME内的代谢条件加强了癌细胞和免疫细胞的表观遗传重编程，导致免疫抑制性微环境，然而，这些表观遗传修饰表现出可通过表观遗传调节剂纠正的可塑性。 在分子水平上，已知与免疫功能（STING）、CD8+细胞毒性T细胞（GzmB、IFN-γ、IL-2、IL-12）和FOXP3+Treg细胞相关的关键效应分子通过表观遗传途径进行调节。事实上，许多细胞因子和趋化因子在癌症中通过表观遗传途径调节。 免疫检查点分子（ICMs）包括程PD-1、CTLA-4、TIM-3、LAG-3以及TIGIT。这些分子及其受体在癌细胞和免疫细胞表面的表达，或其可溶性分泌形式，可帮助肿瘤细胞逃避免疫监视。表观遗传机制在调节TME中ICMs及其受体的表达中起着关键作用。作为一个具体的例子，LAG-3 DNA甲基化与肿瘤和免疫细胞中该免疫检查点分子的表达相关，影响透明细胞肾细胞癌中免疫细胞浸润的命运。 表观遗传靶向药物 表观遗传药物经常与其他免疫刺激剂联合使用，以实现五个目标：1）癌细胞生长停滞；2）诱导肿瘤细胞死亡（通过凋亡、坏死、自噬）；3）促进肿瘤相关新抗原的表达以提高免疫细胞识别能力；4.）缺氧逆转和肿瘤血管生成抑制；以及5）TME中免疫细胞（DC、T细胞等）功能的调节。 目前，大量涉及表观遗传调控途径的小分子酶抑制剂或激活剂正被开发用于临床。许多表观遗传药物已获得监管机构批准用于治疗人类恶性肿瘤。 2004年，FDA批准5-azaC（商品名Vidaza）用于骨髓增生异常综合征（MDS）的所有五个阶段，随后于2006年批准了5-aza-dC。这两种药物目前代表了干细胞疗法不适用时MDS的一线疗法。它们也被应用于慢性粒单核细胞白血病（CMML）和AML的治疗。 一些HDAC抑制剂（HDACi）也已获得FDA批准用于临床。Vorinostat和romidepsin是这类药物中最早被批准用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤（CTCL）的药物。SAHA，也称为Zolinza或Vorinostat，于2006年获得FDA批准，目前是CTCL患者的第三线治疗选择。Romidepsin是2009年FDA批准的第二种HDAC抑制剂。随后，Belinostat和Panobinostat以及Chidamine均被批准用于治疗复发或难治性外周T细胞淋巴瘤（PTCL）或多发性骨髓瘤。 FDA药品批准的第三波浪潮发生在过去几年中。2017年和2018年，异柠檬酸脱氢酶1和2（IDH1/2）抑制剂Enasidenib和Ivosidenib分别被批准用于治疗复发或难治性AML。最后，在2020年，FDA加速批准了tazemetostat，一种EZH2的抑制剂，用于治疗上皮样肉瘤和复发/难治性滤泡性淋巴瘤。 表观遗传药物的临床前景 到目前为止，除了少数类型的实体瘤、T细胞淋巴瘤、上皮样肉瘤和难治性滤泡性淋巴瘤外，表观遗传学药物在晚期肿瘤中通常无法证明足够的疗效，从而无法获得FDA或其他监管机构的批准。 然而，一些关于实体瘤的临床研究显现出有希望的前景。首先，Tazemetostat是第一类抑制剂的代表，对两种实体瘤有效。单药治疗显示出有临床意义的、持久的反应，并且在经多次治疗的复发性或难治性滤泡性淋巴瘤患者或晚期上皮样肉瘤患者中普遍具有良好的耐受性。 其次，两种或两种以上的表观遗传药物的组合可能是提高治疗抗肿瘤疗效的一个很好的选择。在一项研究中，证明了azacitidine和romidepsin与IFN-α的联合具有很高的治疗潜力，其靶向的是结直肠癌最具侵袭性的细胞成分（即转移细胞和癌干细胞），并调节关键的生存和死亡途径（包括肿瘤ICD）。在另一项研究中，研究人员评估了使用azacitidine和entinostat对复发性转移性非小细胞肺癌患者的联合治疗，在一些难治性NSCLC患者中显示出客观、持久的反应。 此外，在临床前研究中，已报道EZH2抑制剂可增强ICIs的抗肿瘤反应。在一个病例报告中，一名使用EZH2抑制剂（tazemetostat）治疗的SMARCB1阴性脊索瘤患者对放疗的持续全身反应超过2年。功能分析显示，CD8+ T细胞和Treg细胞的肿瘤内和间质浸润显著增加，与T细胞上PD-1和LAG-3检查点分子的表达增强有关。这些结果表明EZH2抑制促进持续的抗肿瘤免疫反应，导致免疫检查点激活。新出现的临床数据也表明，表观遗传药物和ICIs的联合疗法有望用于一系列实体癌患者。 目前，有多项表观遗传药物和ICIs联合治疗的临床试验正在进行中。 小结 令人信服的证据表明，表观遗传调控影响癌细胞、免疫细胞、基质细胞、癌细胞和免疫细胞之间的相互作用以及免疫TME的状态。因此，作为一种干预手段，表观遗传调节本身可以诱导强大的抗肿瘤免疫。 因此，进一步增强免疫治疗效果的一个合理策略是将某些表观遗传调节因子与一种或多种经典免疫治疗方案相结合，如癌症疫苗、ICIs、溶瘤病毒、CAR-T细胞、TCR-T细胞或其他新型免疫刺激剂。表观遗传药物可以诱导ICD并使肿瘤由冷变热，它们可能与其他免疫治疗方案产生协同作用。未来，这些联合治疗方案可能在临床研究中显示出良好的应用前景。 参考文献： 1.Epigenetic modulation of antitumor immunityfor improved cancer immunotherapy. Mol Cancer. 2021; 20: 171. 公众号内回复“ADC”或扫描下方图片中的二维码免费下载《抗体偶联药物：从基础到临床》的PDF格式电子书！ 公众号已建立“小药说药专业交流群”微信行业交流群以及读者交流群，扫描下方小编二维码加入，入行业群请主动告知姓名、工作单位和职务。

俗话说“要想活到老，饭吃七分饱”，而这里的“七分饱”，说的便是受到衰老研究领域广泛认可的一种延长寿命、延缓衰老的方法——卡路里限制 （calorie restriction, CR）：它是指在不造成营养缺乏的基础上，将食物的摄入量减少到原先的70%左右的饮食方式。卡路里限制的强大之处在于它是目前为止唯一一种在所有被研究过的实验动物——包括酵母、线虫、果蝇、小鼠和灵长类中，都能观察到抗衰老的益处的方法。近年来，在人群的回溯性与实验性研究中，也观察到了卡路里限制能改善衰老相关的肥胖、胰岛素抵抗、肌肉退化、血脂异常和癌症等并发症，并且不影响受试者的生活质量。 然而，尽管卡路里限制有如此广泛的益处，长期的饮食控制在人群中却是难以推广的，尤其是在真正需要延缓衰老的老年人群中，限制饮食还可能造成他们的营养不良和肌肉萎缩。因此，探究卡路里限制抗衰老的“好的一面”，也就是它延缓衰老的具体机制，并在此基础上模拟卡路里限制，最终让人们不用控制饮食，便能达到延年益寿的效果，就是我们追求的目标。目前，已有大量能够模拟卡路里限制的药物——如二甲双胍、白藜芦醇和雷帕霉素等，他们的共同特征都是靶向卡路里限制下游的关键作用蛋白以及通路，达到延寿的目的。然而，机体在真实的卡路里限制中发生了什么改变，这些改变产生了什么信号，又如何传导到上述通路并发挥抗衰老的作用，尚未得到完整的解释，这给我们进一步设计相关的干预策略带来了不小的困难。 厦门大学林圣彩院士团队从卡路里限制小鼠的血清出发，经过代谢组学鉴定和随后的逐个排查，最终找到了卡路里限制的模拟物：石胆酸（LCA），并在线虫、果蝇和小鼠中分别验证了石胆酸延缓衰老，延长寿命的作用。在此基础上，他们又进一步探索，最终找到了石胆酸的分子靶点——TULP3，并发现了TULP3能够通过激活sirtuin-v-ATPase信号轴，激活在卡路里限制中起到延缓衰老关键作用的AMPK（AMP-activated protein kinase）蛋白，从而延缓衰老。相关工作分别以“Lithocholic acid phenocopies anti-ageing effects of calorie restriction”和“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirturins and AMPK to slow down ageing”为题，以两篇Article的篇幅，发表在Nature期刊上。 研究者们首先确定了经过四个月的卡路里限制的小鼠，其体内的AMPK被充分激活（图1，下，以肌肉为例），这与AMPK在卡路里限制时起到的关键作用相符。然而，研究者们进一步发现在此时，小鼠却并没有发生“低血糖”，也就是血糖并未下降到先前他们发现的、足以激活AMPK的程度（5 mM以下）：与正常饮食的小鼠在饥饿8小时血糖就降低到4 mM（图1，左上）相比，卡路里限制小鼠的血糖至少在5.5 mM（图1，右上），这说明卡路里限制所导致的AMPK激活并不因为降低葡萄糖所引起。研究者们于是尝试将卡路里限制小鼠的血清添加到细胞培养液中，的确发现即使在高糖（25 mM）的DMEM中，AMPK仍旧能被激活（图2），这说明卡路里限制对AMPK激活的信号存在于血清中。研究者们进一步发现血清透析，去除其中的小分子代谢物，抑制了其对AMPK的激活；而热灭活血清，去除其中的蛋白则无此作用，这说明了卡路里限制后的血清通过其中的小分子激活了AMPK。 图1. 卡路里限制与饥饿对小鼠血糖和肌肉AMPK激活的效果对比 图2. 卡路里限制后的小鼠血清可以激活高糖培养的细胞中的AMPK 研究者们于是进一步利用多种质谱方法（包括液相色谱-质谱，气相色谱-质谱和毛细管电泳质谱联用等），寻找卡路里限制后血清中发生显著变化的小分子代谢物。发现在他们能测得的代谢物中，卡路里限制影响了超过一半的代谢物水平（695个，包括341个极性代谢物和354个脂类），这也和传统的“饮食决定代谢”的观点吻合。研究者于是继续探究是哪些化合物影响了AMPK的激活。他们首先去除了血清中的脂质，发现仍能引起AMPK的激活，于是他们就把重点放在剩下的341个极性代谢物中。在这些代谢物中，有212个水平升高和129个降低：对于升高的代谢物，他们将其直接添加至细胞培养基中，观察其是否能够直接激活AMPK；而对于含量降低的代谢物，他们则假设这些代谢物起到了抑制AMPK的作用（在卡路里限制后，这种抑制作用就被解除）——于是将其添加到了已被卡路里限制的血清激活了AMPK的细胞的培养基中，观察其是否能够反过来抑制AMPK的激活。他们也设计了实验所用的代谢物的浓度：对于已报道了生理浓度的，直接结合卡路里限制后的变化进行选择；未报导生理浓度的，则统一选择10 mM作为最高浓度，以此为基准进行下调，就此设定浓度梯度。经过逐个筛选，他们鉴定出了6个代谢物能够激活AMPK，而这其中，只有石胆酸能够在符合卡路里限制后的浓度下（血清中稳定在1 μM左右，且不随着进食等条件发生变化；图3，左），激活AMPK（图3，右），而直接对小鼠，以及线虫、果蝇等其它模式动物喂食石胆酸后，也能观察到其体内的AMPK被激活。 图3. 卡路里限制小鼠血清中石胆酸含量（左）以及该浓度下石胆酸对AMPK的激活（右） 研究者们于是进一步在线虫、果蝇和小鼠中验证石胆酸是否能模拟卡路里限制的抗衰和延寿效果。通过喂食石胆酸，他们发现线虫和果蝇的寿命显著增加，而且抗氧化应激能力和极端环境下的生存能力（抗逆性）也得到显著的提升（图4）。对于老年小鼠，发现石胆酸喂食一个月后，可以提升其抓握力和跑步能力（图5），同时其肌肉的损伤修复能力也明显提升，这表明石胆酸有促进小鼠肌肉的年轻化的作用。进一步地，在AMPK敲除或敲低的线虫和果蝇（分别为aak-2的线虫和Act5C-GAL4-AMPKα RNAi的果蝇；图4），以及AMPK肌肉特异性敲除的老年小鼠（图5；α-MKO）中，就观察不到石胆酸的上述作用，这说明石胆酸是通过激活AMPK，模拟了卡路里限制的有益作用。有意思的是，作为一种次级胆酸，石胆酸是由肝脏合成的初级胆酸分泌到肠道后，由肠道微生物转化而来；而至少目前，这样的转化机制在线虫和果蝇体中还未被发现。然而即便如此，石胆酸仍能在线虫和果蝇中激活AMPK并延寿，这说明上述动物中有一条保守的AMPK激活通路，维持了健康长寿的有益效果。 图4.石胆酸通过AMPK延长线虫（a）和果蝇（b）的寿命 图5. 石胆酸通过AMPK增加老年小鼠的握力（上）和跑步能力（下） 研究者们于是进一步探索石胆酸通过何种通路激活AMPK。他们观察到石胆酸，乃至卡路里限制对与AMPK的激活都不会引起AMP水平的上升，也不会引起细胞钙离子水平的增加，排除了传统的AMP或者钙离子依赖的激活途径。研究者们于是探究了先前他们鉴定出的葡萄糖感知途径即溶酶体途径，的确发现石胆酸是通过该途径激活AMPK的：敲除了溶酶体途径关键蛋白AXIN和LAMTOR1，石胆酸不再能够在细胞中激活AMPK。而鉴于石胆酸和卡路里限制都没有降低血糖到能够启动溶酶体途径的程度的能力——也就是他们先前所鉴定的感知葡萄糖的相关受体和机制都不再适用，研究者们进一步尝试寻找石胆酸靶向溶酶体途径的受体和机制。由于石胆酸能够抑制溶酶体上的质子泵v-ATPase复合体——这是溶酶体途径活化的关键节点，研究者们于是探究了石胆酸对v-ATPase的影响。他们发现，石胆酸显著影响了v-ATPase的翻译后修饰，尤其是乙酰化修饰——在添加了去乙酰化酶抑制剂，使得v-ATPase的乙酰化无法被移除（无法去乙酰化），就能够阻止石胆酸对AMPK的激活。利用蛋白质修饰质谱，他们进一步得到了构成v-ATPase复合体的全部21个（种）亚基的总共263个乙酰化修饰的位点。通过逐一将这些位点突变成R，从而模拟其去乙酰化的方式，他们最终发现，只要同时引入v-ATPase的V1E1亚基的三个位点——K52、K99和K191的突变体（V1E1-3KR），就能够在没有石胆酸处理的条件下抑制v-ATPase，并激活AMPK到和石胆酸处理相当的程度（图6），而在线虫、果蝇和小鼠肌肉中引入V1E1-3KR突变，也能起到激活AMPK和延缓衰老的效果。 图6. 细胞中引入V1E1的突变对AMPK的激活效果 在此基础上，研究者们进一步探索石胆酸是如何引起V1E1的去乙酰化的。已知体内去乙酰化酶主要是由两大家族即SIRTs （sirtuins）家族（有SIRT1到SIRT7七个成员）和HDACs家族（HDAC1到HDAC11）组成，而在细胞中表达任意一个SIRT——尤其是SIRT1，即可以直接激活AMPK。相比较之下，HDACs家族蛋白的表达则无此现象。需要注意的是，SIRTs家族的蛋白之间有较强的redundancy，例如敲除SIRT1，其功能会被其它SIRTs所弥补，因此在细胞中敲除单个SIRT，并不能完全阻断石胆酸对AMPK的激活。研究者们于是将7个SIRT家族蛋白全部敲除，终于检测到了对石胆酸所引起的V1E1的去乙酰化以及对AMPK的激活的完全阻断。作为对照，研究者们还检测了石胆酸对另一个SIRTs（SIRT1、SIRT2和SIRT6）的经典底物——组蛋白H3的K9位点的乙酰化水平 (12-14)，结果也表明，石胆酸促进了H3-K9的去乙酰化。因此，石胆酸是通过促进SIRTs的活力，使其去乙酰化V1E1并抑制v-ATPase的活力，从而启动溶酶体途径并激活AMPK。 然而，当研究者们试图进一步在体外重构上述石胆酸促进SIRTs活力的过程时，却遇到了困难：他们发现，尽管原核表达的SIRT1的确能够在体外去乙酰化合成的V1E1多肽，但石胆酸却不能促进这一过程（图7，左）。这和体内得到的结论完全不同，也让研究者们陷入了困境——难道是上述的筛选过程出错了吗？于是，他们把体外系统中的每种成分一步步地“替换”成近似于细胞内的成分，最终发现，当使用从细胞中纯化（免疫沉淀）所得到的SIRT1代替原核表达的SIRT1，或者让原核表达的SIRT1先和细胞裂解液孵育，再加进体外系统中，就能够观察到石胆酸对SIRT1活力的提升了（图7，右）！这意味着SIRT1在体内天然存在着一个“伙伴”：由它来结合石胆酸，再反过来导致SIRT1的激活；而原核表达的SIRT1没有这个“伙伴”的结合，自然也就不能响应石胆酸的调节。 图7. 石胆酸对原核表达SIRT1蛋白（左）以及与细胞裂解液孵育后的、原核表达的SIRT1蛋白（右）的去乙酰化活力影响 为了找到这个“伙伴”，研究者们将与细胞裂解液孵育后的SIRT1进行了蛋白质谱鉴定，鉴定到了1655个SIRT1的潜在相互作用蛋白。研究者们构建了所有这些蛋白的表达质粒，通过逐一在细胞中和SIRT1共表达再进行免疫共沉淀，鉴定出了157个蛋白与SIRT1有直接的相互作用。进一步，研究者们逐一在细胞中敲低了这157个蛋白，最终发现一个名为TULP3的蛋白的敲低几乎可以完全阻断石胆酸对于AMPK的激活。研究者们进一步发现，石胆酸确实可以直接结合TULP3，而分子对接模拟实验则显示出TULP3上有四个位点（Y193, P195, K333和P336），它们通过疏水作用，构成了石胆酸的潜在结合口袋。在TULP3敲除的细胞系中回补突变了这四个位点的TULP3（TULP3-4G）同样阻断了石胆酸对AMPK的激活（图8）。重要的是，在体外加入原核表达的TULP3，就能够观察到石胆酸对SIRT1活力以及对V1E1去乙酰化作用的促进，加入TULP3-4G却不行，这进一步证实了TULP3是石胆酸激活SIRT1从而启动溶酶体途径激活AMPK的靶点。 图8. TULP3敲除阻止了石胆酸对AMPK的激活（左），且回补不结合石胆酸的突变体（TULP3-4G）无法恢复石胆酸对AMPK的激活（右） 最后，研究者在线虫、果蝇和小鼠中分别探究了TULP3-sirtuin-v-ATPase轴对衰老和寿命的影响，类似于AMPK的敲除，他们发现只要将上述物种体内的TULP3敲除，或者引入无法结合石胆酸的TULP3突变体，石胆酸便无法发挥抗衰效果（图9；以小鼠肌肉中敲除TULP3再回补TULP3-4G突变体为例）。 图9. 石胆酸对老年小鼠抓握力（上）和跑步能力（下）的提高依赖于TULP3 综上，林圣彩院士团队鉴定了一个卡路里限制的模拟物——石胆酸，并解析了石胆酸通过TULP3-sirtuin-v-ATPase-AMPK轴发挥延寿效果的具体机制（图9，右），这一发现补全了机体感知卡路里限制引起的代谢信号并发挥延缓衰老作用的空白。石胆酸是否可以作为新的长寿药物将进行进一步临床验证。同时，对于石胆酸延寿机理的解析也为开发新的长寿药物提供了新的理论和靶点。 回顾起来，林圣彩院士感叹，他的团队从发现（低）葡萄糖感知通路是延长寿命的核心轴 (8-10, 15)，到发现该通路除了能感知餐前正常的葡萄糖下降，也介导了二甲双胍的有益功能（图10，左），再到现在加上了卡路里限制的模拟物也就是石胆酸的“借道”（图10，右），他越发觉得AMPK的溶酶体通路是高等生物中的固有的通路，也很可能因为这样重要的生理功能，而在进化上被保留下来。可以说，这是大自然赐予生命的不仅能抵抗饥饿，还能从饥饿中获得益处的“赋能”。 图10. 溶酶体通路全景图 这两篇文章的第一研究者瞿琦是厦门大学2014级本科生，于2018年留校攻读硕士，并在2019年转博至今。据林圣彩院士介绍，瞿琦是在2016年，通过厦门大学“大学生创新训练计划”进入他的实验室学习的，从那时起，他就参与了这个工作，为石胆酸及其靶点和机制的鉴定付出了八年半的辛勤努力；尤其是在发现石胆酸并不能直接促进SIRT1的活力，还需要重新寻找其靶点的时候，他没有气馁，而是心无旁骛地又付出了三年半的时间，最终完成了整个机制的发现，也深深地鼓舞了团队的所有人。两篇文章的共同第一研究者陈艳和王钰则分别鉴定出了石胆酸及其通路在果蝇、小鼠和线虫中的功能，而第二篇文章的共同第一研究者王维澈则承担了SIRTs的相互作用蛋白的筛选和鉴定，他们和林圣彩院士团队的其它成员一起，都为该工作的研究做出了不可替代的贡献。此外，大连化物所朴海龙研究员和遗传与发育所税光厚教授指导了本文的代谢物鉴定，北京大学姜长涛教授和厦门大学郭浩教授指导、分析了肠道菌群对石胆酸的产生影响，厦门大学俞勇教授、北京大学刘颖教授和厦门大学刘波教授、郑燚明教授分别指导了线虫和果蝇的相关实验，厦门大学邓贤明教授指导了石胆酸制剂的制作与使用，厦门大学田华雨教授和陈颖教授指导、协助了多个敲入细胞系的构建，厦门大学分析测试中心的多位技术人员承担了本研究的代谢物和蛋白质谱鉴定工作，厦门大学实验动物中心则提供、构建了本研究所用到的小鼠品系。 ▲@考研生，厦大送饺子啦！花式宠爱，祝你“饺”好运！ ▲绿色的，厦大的冬！ ▲人生没有剧本！在厦大找到属于我的Passion! 来源：生命科学学院 责编：张火火 厦门大学党委宣传部出品 快给我厦科学家点个 赞 和 在看 ！