肿瘤细胞异质性是有效设计靶向抗癌疗法的主要障碍。药物治疗前表型不同的肿瘤细胞亚群的多样化分布容易导致反应不一致,导致敏感癌细胞被消除,而耐药亚群却不受伤害。很少有人提出量化与个体癌细胞异质性相关的变异性并将其对临床结果的不良影响降至最低的策略。在这里,我们报告了一种计算方法,该方法可以合理设计涉及针对染色质修饰剂的表观遗传药物的组合疗法。我们制定了一个二价转录因子的随机模型,使我们能够表征三种不同的定性行为,即:双稳态、高基因表达和低基因表达。分析结果与实验数据的比较确定了所谓的双稳态和高基因表达行为可以分别与未分化和分化细胞类型识别。由于具有异常自我更新潜能的未分化细胞可能表现出癌症/转移起始表型,我们在双稳态子集合内的异质性背景下分析了表观遗传药物组合的效率。虽然单靶向方法大多无法规避肿瘤异质性所代表的治疗问题,但组合策略的效果要好得多。具体而言,预计更成功的组合涉及组蛋白 H3K4 和 H3K27 去甲基化酶 KDM5 和 KDM6A/UTX 的调节剂。然而,那些涉及 H3K4 和 H3K27 甲基转移酶 MLL2 和 EZH2 的策略预计效果较差。我们的理论框架为开发一种计算机模拟平台提供了连贯的基础,该平台能够识别最适合治疗管理异质癌细胞群非均匀反应的表观遗传药物组合。
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