新型DNA甲基化抑制剂研究获进展中国科学报

近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院（以下简称广州健康院）研究员孔祥谦团队与美国约翰霍普金斯大学教授Stephen Baylin团队、国科大杭州高等研究院研究员李智海团队等合作，开发出一类全新作用模式的DNA甲基转移酶1（DNMT1）抑制剂，为急性髓系白血病等肿瘤的治疗带来了新希望。

这项在线发表于美国《国家科学院院刊》（PNAS）的研究表明，在急性髓系白血病（AML）模型中，该类抑制剂有望克服现有核苷类去甲基化药物的耐药问题，为后续临床转化奠定了重要基础。审稿人评价称，该研究发现了一类令人振奋的新型DNA甲基化抑制剂，为解决AML中去甲基化药物相关的临床耐药提供了新的可能，并期待其在未来临床研究中的表现。

孔祥谦在实验中。受访者供图，下同

“把异常‘关掉’的抑癌基因重新‘打开’，是抗击肿瘤的一种有效思路。”论文共同通讯作者孔祥谦表示，相比传统DNA甲基化干预策略，新型非核苷类DNA甲基化抑制剂具有更好的安全性、更高的靶向选择性以及更持久的DNMT1抑制效应，因而有望在多种疾病治疗模型中拓展其临床应用。

提出DNA甲基化干预新思路

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰。通俗地讲，它就像给基因加上“甲基标签”，从而影响基因表达的“开”与“关”。正常的DNA甲基化有助于维持细胞身份和发育秩序；但当DNA甲基化发生异常时，关键抑癌基因可能被错误“关闭”，进而推动恶性肿瘤的发生和进展。由于DNA甲基化具有可逆性，它也成为肿瘤及其他重大疾病药物干预的重要靶点。

目前，核苷类去甲基化药物已被批准用于部分血液肿瘤的治疗，但这类药物存在治疗窗口窄、毒性较大、临床响应率有限以及易发生耐药等问题。因此，开发毒性更低、选择性更好、并能克服现有去甲基化药物耐药的新型抑制剂，具有重要临床价值。

过去20余年间，非核苷类DNA甲基化抑制剂一直是药物研发的重要方向，但迄今尚无相关药物获批上市。主要难点来自两方面：

一方面，维持DNA甲基化的核心蛋白DNMT1及其招募蛋白UHRF1均含有多个功能结构域。究竟应当靶向哪个结构域，才能更有效地逆转肿瘤细胞中的异常DNA甲基化，同时避免传统核苷类药物带来的高毒性，长期是该领域的核心问题。

另一方面，研究人员缺乏灵敏、高通量且适用于细胞水平的筛选体系，难以准确评价候选化合物是否真正作用于DNA甲基化调控通路并产生在靶效应。

孔祥谦团队。

2018年和2019年，孔祥谦与合作者分别在《美国化学会·化学生物学》和《癌细胞》上发表研究成果，鉴定出DNMT1的变构调节区域和UHRF1的组蛋白识别区域是开发新型DNA甲基化干预药物的重要位点。这些发现提示，通过靶向DNMT1或UHRF1的关键调控结构域，有望在不依赖DNA掺入的情况下抑制异常DNA甲基化，从而从机制上避免传统核苷类药物相关的细胞毒性问题。

在此基础上，孔祥谦团队进一步建立了细胞水平的DNA甲基化抑制剂筛选体系。相比传统方法，该体系对DNA甲基化抑制剂的响应灵敏度提高约50至200倍，可更准确地捕捉化合物在细胞内对DNMT1-UHRF1轴的抑制作用。相关成果已申请专利，并于2026年发表于《先进科学》。这些工作为新型DNA甲基化抑制剂的发现提供了明确的靶点和关键方法学支撑。

开发新一代DNA甲基化抑制剂

在明确了新的药物作用位点后，如何针对这些位点开发具有转化潜力的小分子药物，成为研究团队面临的核心问题。

DNMT1发挥功能依赖于其变构调节区域在“开放”和“关闭”两种构象之间的动态转换。针对这一特点，孔祥谦团队联合国科大杭州高等研究院研究员罗成/李智海等合作者，提出了“构象稳定”的药物设计思路：通过小分子化合物作用于DNMT1关键变构调节区域，将其稳定在特定非活性构象中，从而阻断DNMT1维持异常DNA甲基化的能力。

依托前期建立的高灵敏细胞水平筛选体系，研究团队发现了一类以7-氮杂吲哚为核心骨架的新型DNMT1抑制剂。该类化合物能够有效降低肿瘤细胞中的异常DNA高甲基化水平。经过系统的药物化学优化和成药性评价，研究团队获得了代表性化合物DMI46。

DMI46通过将DNMT1锁定于持续开放构象，有效克服现有DNA去甲基化药物耐药。

冷冻电镜结构分析显示，DMI46能够稳定锚定于DNMT1/DNA复合物中，将DNMT1“锁定”在持续开放的非活性构象，从而产生稳定、持久的DNMT1抑制作用。进一步研究表明，DMI46在多种临床相关耐药模型中均表现出良好的抑制效果，能够克服现有核苷类去甲基化药物的耐药性，并展现出较好的安全性。

论文共同第一作者、广州健康院研究员唐士兵表示，DMI46的作用模式不仅赋予其强效的DNMT1抑制活性，也提高了其对DNMT1相对于其他甲基转移酶的选择性，有助于改善治疗窗口。

拓展DNA甲基化干预药物的临床应用

论文共同通讯作者Stephen Baylin指出，除血液系统肿瘤外，DNA甲基化抑制剂在实体肿瘤治疗中也具有重要应用前景。

近年来，孔祥谦团队与合作者围绕DNA甲基化抑制剂在实体瘤和免疫治疗中的应用开展了一系列研究。2024-2025年，合作团队在《自然-通讯》和《药物化学杂志》等期刊发表的研究表明，非核苷类DNA甲基化抑制剂不仅能够重塑肿瘤细胞异常DNA甲基化状态，诱发表观遗传记忆效应，还可改善肿瘤免疫微环境，使结直肠癌等实体瘤在停药后仍保持较长时间的生长抑制。

孔祥谦为学生示范实验操作要点。

与此同时，这类小分子化合物还可诱导T细胞重编程为自然杀伤样（NK样）细胞，使其获得更广谱的肿瘤识别能力和更强的实体瘤杀伤活性。这一发现不仅为实体瘤免疫细胞治疗提供了新思路，也进一步拓展了人们对DNA甲基化抑制剂抗肿瘤机制的理解。相关成果于2025年发表于《科学免疫学》。

“我们正在接受去甲基化药物治疗的患者样本中检测自然杀伤样细胞状态的存在，并探索其作为预测或评估去甲基化药物疗效的潜在分子标志物。”论文共同通讯作者、广州健康院研究员李鹏表示，化学干预?DNA 甲基化不仅可作用于肿瘤细胞，也可调控免疫细胞与造血细胞的命运决定，故具有广泛的转化应用潜力。

据介绍，除肿瘤治疗外，孔祥谦团队还与复旦大学教授蓝贤江合作发现，在β-地中海贫血模型中，DMI46可选择性诱导γ-珠蛋白基因相关调控区域去甲基化，激活胎儿血红蛋白表达，促进红细胞命运重塑与成熟，从而延缓β-地中海贫血疾病进展，进一步表明此类化合物在华南地区高发遗传性疾病治疗中的重要应用前景。相关成果于2025年发表于《先进科学》。

“这一发现也提示，新型DNA甲基化抑制剂不仅有望用于肿瘤治疗，也可能为我国广东、广西等地区高发的β-地中海贫血提供新的候选药物和治疗策略。”孔祥谦表示，研究团队已于2023年完成DNMT1抑制剂相关成果的转化，并正在开展系统的临床前研究。

相信在不久的将来，这类新型DNA甲基化抑制剂将为更多患者带来福音。