组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDI)是临床常用抗癌药物。关于其作用机理,目前普遍认为,HDI通过抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的活性来发挥作用。然而,发表于Signal Transduction and Targeted Therapy的一项最新研究挑战了这一传统观点。
五项证据
美国贝勒医学院孙正教授,山东大学侯旭奔教授,和美国印第安纳大学韩冷教授的研究团队通过系统性、多层次的实验发现,HDAC酶活性并非HDI抗癌作用的主要靶点。研究团队提供了五条关键证据:
1.大数据分析:HDACs与癌症并无稳定关联
通过对TCGA数据库的大规模分析,研究者发现,大多数癌症类型中,HDACs的表达水平或基因变异与肿瘤发生、患者生存并无一致相关性。相比之下,经典致癌基因或抑癌基因的表达与预后的关系则非常明确。
2. CRISPR全基因组筛选:HDACs不在嫌疑名单之列
研究团队利用全基因组CRISPR激活文库进行筛选,寻找能影响细胞对HDI反应的基因。结果发现,富集的基因主要涉及凋亡和增殖通路(如BCL2家族、EGFR),而HDAC家族成员并未出现。
3.显性负突变实验:抑制HDAC活性≠细胞死亡
研究者构建了无催化活性的HDAC显性负突变体(YF突变体),使其过表达可导致与HDI相似的组蛋白高乙酰化。然而,这些突变体并未引起细胞毒性或明显的转录组变化,而HDI(FK228或MS275)却能有效杀伤细胞。
4.小鼠肝癌模型:HDI抗癌效果不依赖HDAC活性
在肝癌小鼠模型中,抑制剂FK228能显著抑制肿瘤生长,而过表达HDAC突变体既不抑制肿瘤,也不影响FK228的抗癌效果。两者虽均引起组蛋白高乙酰化,但只有FK228发挥了治疗作用。
5.化学修饰抑制剂SAHA:去掉HDAC抑制活性,抗癌效果仍在
研究者对泛HDI药物SAHA进行结构改造,得到衍生物SAA。SAA完全丧失了抑制HDAC的能力,但在结肠癌小鼠模型中,抑制肿瘤生长的效果与SAHA相当。转录组分析也显示,两者对肿瘤基因表达的影响高度重叠。
意义
这项研究强调:HDAC酶活性并非HDI抗癌作用的通用机制。这一发现解释了长期以来困扰领域的问题:为什么HDAC在不同肿瘤中既可作为抑癌基因也可作为致癌基因,而HDI却普遍有效抑制肿瘤?
这项研究不仅为理解HDI的作用机制提供了全新视角,也为肿瘤治疗药物的开发打开了新的可能性。如果抗癌作用不依赖HDAC抑制,那么以提高HDAC抑制活性为目标的传统优化策略需重新审视。未来的研究方向应从如何更强地抑制HDAC转向如何找到HDI的真正作用靶点。
Chaitra Rai博士,阮航博士, 李雪博士,和李文博博士为共同一作。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41392-026-02698-1