PRMT5能否掀起新风暴？

来源：药渡

撰文：雨巷少年    编辑：丸子

蛋白精氨酸甲基转移酶5 (Protein arginine methyltransferases 5, PRMT5)作为一种治疗靶点，其主要生理功能是精氨酸的单甲基化和对称二甲基化，已引起该领域研究人员的广泛关注。据报道，PRMT5参与许多细胞功能，包括细胞生长、迁移和发育。此外，PRMT5的上调发生在不同类型的肿瘤中，并与不良预后密切相关。

目前，已有多种PRMT5抑制剂进入临床试验，用于治疗各种癌症，如伴有MTAP缺失的晚期或复发性实体瘤等。PRMT5抑制剂作为一类新兴的抗肿瘤药物，目前尚处于临床研发早期。同时，PRMT5抑制剂也是继PARP抑制剂之后最有希望的基于“合成致死”机制的抗癌药物。

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PRMT家族及功能

精氨酸甲基化是一种广泛存在于哺乳动物细胞中的翻译后修饰形式，它与磷酸化和泛素化一样，可以调节多种生物过程，包括转录、细胞信号传导、mRNA 翻译、DNA损伤、受体运输、蛋白质稳定性和前体mRNA剪接等。PRMT家族共有九个成员，他们通过催化甲基从S-腺苷甲硫氨酸 (SAM) 转移到精氨酸残基的胍基氮原子上进行对称二甲基化修饰，释放出S-腺苷-l-同型半胱氨酸(SAH)（图1）。

根据PRMTs（蛋白质精氨酸甲基转移酶）的催化活性和产物类型，可将其分为三大类：I、Ⅱ、Ⅲ型。I型主要包括PRMT1、PRMT2、PRMT3、PRMT4、PRMT6、PRMT8，催化底物形成不对称二甲基化精氨酸；Ⅱ型包括PRMT5及PRMT9，催化底物形成对称二甲基化精氨酸；Ⅲ型仅包括PRMT7，负责催化底物形成单甲基化精氨酸。

图1.PRMT家族成员介绍及甲基化作用机制

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PRMT5靶点介绍

PRMT5是主要的II型精氨酸甲基转移酶，与不同的底物蛋白形成大型复合物，如含有WD重复序列的蛋白MEP50。PRMT5需要与不同的底物适配器的作用来识别和甲基化组蛋白和非组蛋白底物，如：pICln、RioK1和CoPR5。4个PRMT5和4个MEP50形成异八聚复合物。在该复合物中，PRMT5分子以保守的头尾排列形式形成两个二聚体，而PRMT5四聚体形成复合物的核心。MEP50通过N端TIM管与PRMT5结合（图2）。研究表明，与单独的PRMT5相比，PRMT5和MEP50的复合物具有更高的甲基转移酶活性。这可能是由于MEP50在辅因子和蛋白质结合中具有亚稳态。PRMT5酶催化非组蛋白底物的甲基化，因此在各种重要的细胞功能中起作用。

图2.PRMT5结构特征

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PRMT5与癌症的关系

PRMT5最早被确定为转录抑制因子。PRMT5具有癌基因特性，因为它能够抑制肿瘤抑制基因的表达。例如，PRMT5过表达降低了ST7和NM23的表达水平。敲低PRMT5会导致细胞生长减慢，而过表达PRMT5会导致细胞过度增殖。越来越多的研究证明了PRMT5在胶质母细胞瘤、肺癌、淋巴瘤、乳腺癌和结直肠癌中的上调（图3）。因此，PRMT5成为治疗癌症的一个有前途的治疗靶点。

图3.PRMT5在癌症中高表达

3.1 PRMT5与胶质母细胞瘤

临床前研究证明了在胶质母细胞瘤中靶向PRMT5驱动的致癌途径的可行性。PRMT5在原发肿瘤和来自胶质母细胞瘤患者的细胞系中过表达。此外，PRMT5过表达与细胞生长速率相关，与患者总体生存率呈负相关。PRMT5基因衰减导致细胞周期阻滞、凋亡和细胞迁移活性丧失。遗传分析和染色质免疫沉淀已经确定肿瘤抑制基因ST7是PRMT5沉默的关键基因。PRMT5抑制抑制了PRMT5向ST7启动子的募集，导致ST7表达恢复和细胞生长抑制，从而提高了临床前胶质母细胞瘤异种移植模型的存活率。

3.2 PRMT5与肺癌

PRMT5在人类肺癌组织样本中也被发现高度表达，而在良性肺组织中未检测到其表达。沉默PRMT5在组织培养中强烈抑制肺腺癌细胞A549的增殖，并抑制小鼠肺A549异种移植的生长。体外和体内研究表明，PRMT5缺陷导致细胞生长受阻可能是由于成纤维细胞生长因子受体信号通路下调所致。PRMT5选择性抑制剂抑制肺癌细胞中SmD3和组蛋白的精氨酸对称甲基化，同时抑制细胞增殖。口服PRMT5抑制剂在肺肿瘤异种移植模型中显示抗肿瘤活性。

3.3 PRMT5与淋巴癌

PRMT5在淋巴瘤中过表达，包括套细胞淋巴瘤和侵袭性B细胞淋巴瘤。敲低PRMT5可恢复RBL2/E2F肿瘤抑制通路，PRMT5基因的转录沉默可导致细胞凋亡。PRMT5的激活对于cyclin - d1介导的肿瘤生长和增殖至关重要。PRMT5通过结合NF-κB亚基p65使NF-κB二甲基化。此外，淋巴瘤的分子分析显示，PRMT5介导p53甲基化抑制关键的促凋亡和抗增殖靶基因的表达。综上所述，由于PRMT5在淋巴瘤细胞中的高选择性表达以及在多种调控基因转录沉默中的活性，它是一个理想的淋巴瘤治疗靶点。

3.4 PRMT5与乳腺癌

与正常乳腺组织相比，超过一半的乳腺肿瘤表现出更高的PRMT5表达，主要是由于异常可变剪接事件所致。PRMT5/WDR77复合物介导乳腺癌肿瘤发生，需要ZNF326蛋白作为底物来影响乳腺癌转录组。此外，PRMT5缺失在小鼠模型中显著抑制乳腺癌细胞增殖和肿瘤生长。PRMT5发挥其致癌功能，部分原因是通过AKT1在R391位点的直接甲基化来促进AKT通路。PRMT5与程序性细胞死亡4(乳腺癌原位模型中的肿瘤抑制因子)的共表达导致肿瘤加速生长。此外，PRMT5过表达与乳腺癌化疗耐药相关，因此PRMT5抑制剂联合常规化疗可能对乳腺癌治疗有积极影响。

3.5 PRMT5与结直肠癌

PRMT5在结直肠癌(CRC)组织中过表达。通过下调PRMT5抑制CRC细胞增殖和组蛋白对称H3二甲基化。由于PRMT5介导的组蛋白甲基化直接控制某些癌症的表达，它促进了CRC相关基因的转录和表达。此外，NAA40蛋白和mRNA水平在结直肠癌组织中高于非恶性标本。NAA40的缺失抑制CRC细胞系的增殖和存活，并增加其对5-氟尿嘧啶治疗的敏感性。PRMT5的表达受NAA40调控，从而影响CRC的生长。PRMT5/EZH2复合物还通过表观遗传抑制CDKN2B表达促进CRC进展。

3.6 PRMT5的“合成致死”抗癌机制

2016 年，两篇发表在《Science》的文章首次报道了抑制PRMT5在 MTAP 缺失肿瘤中的“合成致死”效应。与PRMT5构成合成致死的基因是甲硫腺苷磷酸化酶（MTAP），这是一种抑癌基因，常在肿瘤中发生缺失。MTAP缺失患者约占全部实体瘤的15%，包括约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基因缺失的癌细胞对PRMT5抑制表现非常敏感。MTAP缺陷细胞积累代谢物MTA，与PRMT5结合形成PRMT5-MTA复合物，从而抑制PRMT5甲基转移酶活性。MTA在缺乏MTAP的癌细胞中的积累使癌细胞对PRMT5-MTA复合物的进一步抑制敏感。PRMT5- MTA复合物抑制剂(第二代PRMT5抑制剂)的疗效取决于癌细胞的MTAP状态。在缺乏MTAP的癌细胞中，PRMT5-MTA抑制剂只选择性地影响肿瘤细胞，而不影响健康细胞（图4）。PRMT5-MTA的这种去调控代谢状态可以作为MTAP缺失的肿瘤的潜在治疗方法进行进一步研究。

图4.PRMT5的合成致死机制

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PRMT5抑制剂的

临床开发现状与问题

目前，针对PRMT5靶点尚无药物批准上市。根据抑制剂种类可分为：底物竞争性PRMT5抑制剂、SAM竞争性PRMT5抑制剂、共价SAM竞争性PRMT5抑制剂SAM/底物双位点PRMT5抑制剂、PRMT5-MTA complex inhibitor（(MRTX1719)、prmt5 -肽复合物抑制剂、变构PRMT5抑制剂以及PROTAC介导的PRMT5抑制剂、双靶点PRMT5抑制剂。

大多数进入临床试验的PRMT5抑制剂仍处于早期阶段（图5）。到目前为止，临床试验的结果总体不太理想：临床研究表明GSK-3326595对多种肿瘤类型均有应答。然而，89%的参与者报告了不良事件，包括贫血、血小板减少、中性粒细胞减少和疲劳。

JNJ-64619178的I期临床试验显示，间歇性给药对肿瘤患者具有维持靶点抑制作用。相反，JNJ-64619178在骨髓增生异常综合征患者中表现出有限/无疗效。大多数接受JNJ-64619178治疗的患者出现不良事件，包括血小板减少、贫血和恶心。

PF-06939999作为PRMT5抑制剂，在颈部鳞状细胞癌和非小细胞肺癌患者中有客观的肿瘤反应。在临床试验中观察到细胞减少，它们是剂量依赖性和可逆的剂量修正。上述PRMT5抑制剂的临床试验似乎已经叫停。

事实上，除了Prelude Therapeutics的项目外，大多数活跃的项目都致力于第二代PRMT5抑制剂，即PRMT5- MTA抑制剂。在缺乏MTAP的癌细胞中，MTA取代SAM与PRMT5结合，形成无活性的PRMT5-MTA复合物。第二代PRMT5抑制剂与PRMT5- MTA复合物结合，杀死缺乏MTAP的癌细胞，同时保留正常细胞。这种特性允许第二代PRMT5抑制剂更特异性地靶向MTAP缺陷的癌细胞，并可能降低不良事件的发生率。因此，后续应该开发更多的二代PRMT5抑制剂来治疗不同类型的肿瘤，特别是MTAP缺失的肿瘤。

图5.部分处于临床阶段的PRMT5抑制剂

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小结

由于精氨酸甲基化过程在癌症疾病发展中扮演的重要角色，使得PRMT5成为了一个潜力的癌症治疗靶点。目前，针对PRMT5抑制剂种类多样，但大部分仍处于开发的早期阶段。

PRMT5在造血过程中起着重要的调节作用。第一代PRMT5抑制剂对PRMT5的抑制与患者的血小板减少、贫血和中性粒细胞减少症有关。因此，应重点开发第二代PRMT5抑制剂，即PRMT5- MTA特异性抑制剂。

尽管一些第一代PRMT5抑制剂的临床试验结果并不理想，但靶向PRMT5用于癌症治疗是有希望的。与此同时，第二代PRMT5-MTA抑制剂因其对MTAP缺陷癌症的高特异性和低不良反应发生率而越来越受到关注。这一特点有助于以不同方式优化PRMT5抑制剂，进一步提高其在MTAP缺失癌症等疾病中的疗效和选择性，从而验证PRMT5作为抗癌靶点的有效性。PRMT5能否在医药圈掀起风暴，我们拭目以待！

参考文献

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3、PRMT5 is required for T cell survival and proliferation by maintaining cytokine signaling, Front. Immunol. 11 (2020) 621.

4、The regulation, functions and clinical relevance of arginine methylation, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 20 (2019) 642–657.

5、R.S. Blanc, S. Richard, Arginine methylation: the coming of age, Mol. Cell 65 (2017) 8–24.

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