急性淋巴細胞白血病干細胞信號通路及其靶向治療

王曉桃(綜述)，莫東華(審校)

(桂林醫學院附屬醫院血液內科，廣西桂林 541001)

急性淋巴細胞白血病干細胞信號通路及其靶向治療

王曉桃※(綜述)，莫東華(審校)

(桂林醫學院附屬醫院血液內科，廣西桂林 541001)

急性淋巴細胞白血病(ALL)患者因不同危險分層預后不同，大部分患者因復發難治而死亡，其復發難治原因之一是體內存在白血病干細胞(LSCs)。ALL干細胞免疫特征目前不是很明確，LSCs與骨髓微環境相互作用，介導多條信號通路(如SCF/c-kit、Notch)等激活導致白血病細胞增殖、遷移、誘發耐藥。明確各條信號通路作用及機制，靶向干預信號通路，可能達到有效治療某些難治性白血病的目的。

急性淋巴細胞白血病;白血病干細胞;信號通路;靶向治療

急性淋巴細胞白血病(acute lympho biastic leukemia，ALL)是一組在正常造血發育過程中造血干/祖系細胞惡性克隆性異質性疾病，化療是其主要的治療手段，但大多數患者只能獲得短暫緩解，最終因復發或耐藥而死亡。其原因是ALL患者體內存在著一群比例極少的白血病干細胞(leukemia stem cells，LSCs)［1］。目前關于LSCs的研究主要涉及急慢性髓細胞白血病，而ALL的LSCs研究較少?，F就ALL中LSCs的臨床表征及與骨髓微環境作用的信號通路進行綜述。

1 ALL中LSCs的特征及標志

ALL中的LSCs擁有許多和造血干細胞(hemopoietic stem cells，HSCs)相似的生物學特征，如自我更新、多向分化、凋亡和無限增殖能力、處于靜止期、對凋亡刺激耐受等［2］。這些生物學特性賦予LSCs很強的生存優勢，能在強烈的化療后存活，導致ALL細胞耐藥和復發。關于ALL中LSCs的免疫表型標記目前仍存在爭議，標危B-ALL通常為CD34+/CD19+，少部分為CD34－/CD19+，高危B-ALL免疫表型則復雜多樣，可為 CD34+、CD34－，也可為 CD19+、CD19－。Kong等［3］證實高危B-ALL的LSC表型表現為CD34+CD38+CD19+/CD34+CD38－CD19+。相對 B細胞而言，T-ALL的LSC表型報道的更少，Cox等［4］在小兒 T-ALL 中證實其免疫表型為CD34+CD4－和CD34+CD7－，但其樣本較少。ALL的LSC表型多樣，說明其病變為異質性。

2 HSCs的微環境

LSC發生凋亡、分化、自我復制還是處于靜息狀態，除了自身的改變外，還受到自身所處的微環境及內外細胞因子網絡調節的影響。LSCs和HSCs依靠造血微環境進行自我更新具有明顯的相似性，均表達多種生長因子，如干細胞生長因子(stem cell factor，SCF)、白細胞介素(interleukin，IL)3、IL-6、Fms樣酪氨酸激酶3(Fms sample tyrosine kinase 3，FLT3)配體及黏附分子等，這些細胞因子組成復雜的網絡參與多種信號途徑，如HOX基因、Wnt/b-Catenin信號通路等，幫助LSCs與細胞外基質相互作用，逃逸化學藥物治療［5］。在ALL中這些信號通路發生過度激活或基因發生突變，導致白血病難治，研究ALL中的各種信號通路，可能為ALL的LSC靶向治療帶來希望。

3 ALL中LSC相關的信號轉導及靶向治療

3.1 SCF/c-kit信號轉導通路 SCF是由骨髓基質細胞產生的一種重要造血因子，在造血生成中起重要作用［6］。具有誘導早期LSCs、原始造血祖細胞存活、增殖和分化的功能。SCF受體(SCF-R)是原癌基因c-kit的產物，SCF-R是Ⅲ類酪氨酸激酶家族的一員，這類酪氨酸激酶受體在造血過程中起重要作用。SCF與c-kit結合后導致受體二聚化，酪氨酸激酶活化，激活多條信號途徑包括磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶 B(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B，PI3K)、磷酸酶 C-y、Ras、Jak/STAT 等［7］，這些信號途徑的活化使c-kitR細胞對SCF等造血生長因子的敏感性增高，惡性克隆過度增殖;也可能是c-kit原癌基因突變，導致ALL細胞自分泌或旁分泌激活SCF/c-kit信號途徑，促進白血病細胞生長，誘導耐藥。這對白血病細胞的增殖、存活及趨化性等都有重要作用。

抑制SCF/c-kit信號途徑可作為靶向治療LSCs有效方法，目前通過干預SCF/c-kit信號途徑的藥物有：①酪氨酸激酶抑制劑，包括第一代的伊馬替尼和第二代的尼洛替尼，這兩種藥物目前在治療慢性髓細胞白血病及Ph+的ALL已有循證醫學的證據。②原癌基因c-kit的抑制劑氨基噻吩化合物(螺環基酰氨基)，該藥已獲國家專利，可治療各種白血病及其他腫瘤，目前尚未發現有臨床實驗的證據。

3.2 Notch信號通路 Notch信號通路由Notch受體、Notch配體和CSLDNA結合蛋白組成，Notch信號通路在調控干細胞增生、分化、凋亡、黏附以及腫瘤血管生成等方面均具有重要作用。有研究表明Notch信號對白血病和淋巴瘤的惡性干細胞有潛在作用［8］。Notch信號可以增強LSCs自我更新并促進T細胞的分化，導致T-ALL的發生，約50%的T-ALL患者存在Notch1信號活化［9］。Notch信號通路在活化過程中經歷3次裂解，第1次裂解后形成Notch受體;第2、3次裂解后，經γ-分泌酶復合物水解，釋放Notch蛋白的活化形式，與CSL蛋白及master-mindlike(MAML)蛋白結合形成轉錄復合物，然后激活下游靶基因轉錄［10］。Notch基因突變可增強依賴γ分泌酶的蛋白裂解和誘導不成熟的終止密碼子生成，通過Hes1上調PI3K，導致造血細胞惡性增殖。

抑制Notch信號通路途徑可作為靶向治療LSCs的有效方法，干預Notch信號通路的藥物有：①γ分泌酶抑制劑。其已經用于臨床T-ALL的治療，γ分泌酶抑制劑可以和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子聯合，或與PI3K-Akt-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑的小分子抑制劑聯合，在活體上表明用γ分泌酶抑制劑和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白抑制劑(如雷帕霉素)聯合處理T-ALL細胞，可抑制白血病細胞的生長。②Notch1抗體，文獻報道單獨作用于某個Notch受體的抑制劑優于Notch受體總抑制劑，Notch1單抗在Notch1誘導發生的腫瘤中能夠影響該腫瘤細胞的存活［11］。

3.3 HOX途徑 HOX基因是HSCs增殖分化的主控基因，不僅影響HSCs的數量，還參與HSCs向紅系、粒系、巨核與淋巴系的分化，可能是白血病發病的靶基因。研究發現，含有同源域片段的HOXa1能促進HSCs的自我更新，缺乏同源域片段的HOXa12t則促進HSCs的分化，這說明HOXa1可能導致致癌潛力［12］。ALL中HOX基因異常往往伴有其他基因重排，如 MLL(mixed lineage leukemia)、AF4、ENL 和AF9等［5］。伴有CALM-AF10基因重排的T-ALL患者常出現HOX基因過度表達。HOX蛋白與DNA結合后，在某些特殊因子的協同下發揮其調控轉錄作用，其具體的作用機制及上下游的信號分子還不是很清楚。

關于干擾HOX基因譜而靶向治療ALL的措施主要為糖原合成酶激酶3α和β抑制劑，在鼠動物模型中已證實它通過抑制周期依賴激酶p27［13］，干擾MLL基因重排，達到治療白血病的效應。如TDZD-8(糖原合成酶激酶3β的一種抑制劑)最近已被證實對LSCs/祖細胞有拮抗作用，而對正常的HSCs影響較少。

3.4 Wnt途徑 Wnt途徑包括3條細胞內信號通路：①Wnt經典信號轉導途徑，即wnt/β-catenin信號轉導途徑。②Wnt-Ca2+途徑。③JNK信號途徑。Wnt信號轉導途徑對正常胚胎發育、維持多種干細胞的穩定增殖起著重要作用，已在胚胎干細胞、HSC等干細胞內觀察到該信號通路具有維持干細胞自我更新及抑制其分化的作用。

有報道ALL B祖細胞表達Wnt分泌蛋白及通路的受體蛋白，用Wnt-3a重組蛋白激活Wnt信號轉導途徑后，白血病細胞的增殖能力增強，細胞的抗凋亡能力及在無血清培養液中腫瘤球的能力增強［14］，Wnt-3a可以增強LSCs的自我更新能力，在某些AML和T-ALL細胞系中，Wnt-3a不是促進整個細胞群的增殖，而是促進LSCs或祖細胞的自我更新。盡管在不同的白血病亞型中，Wnt通路發揮了不同的作用，但其對LSCs特性的維持作用是肯定的。

Wnt信號被激活后，細胞質中的Dsihevende蛋白使糖原合成酶激酶3β磷酸化，轉錄活性增強，從而形成T細胞因子/淋巴增強因子復合體，轉錄活性增強，特異地啟動、激活下游靶基因轉錄，如 myc、c-mby、CyclinD、CD44、基質金屬蛋白酶 7、IL-8［15］。因此，糖原合成酶激酶3β抑制劑可抑制活化的Wnt信號，從而靶向治療ALL。

3.5 PTEN途徑 PTEN是一個具有磷酸酶活性的抑癌基因，有研究報道PTEN缺失和突變與多種惡性腫瘤(如ALL)密切相關，PTEN功能的缺失可能通過轉錄沉默或蛋白不穩定而發生。當缺失發生時，HSCs進入細胞周期導致數量增加，鼠動物模型中的白血病增加。其機制可能與PI3K-Akt信號通路相關，PTEN缺失和突變使PI3K活化過程中通過正常信號對p85/p110復合物的負調節作用被解除，從而PI3K 催化3，4-二磷酸磷脂酰肌醇生成3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇，形成信號級聯復合物，調節細胞增殖、分化、存活和遷移等［15］。研究報道，用雷帕霉素抑制PI3K-Akt-FOXO信號通路，不僅保留了PTEN-HSC的細胞周期特征、數量及功能，而且阻止白血病細胞的發展。因此，阻止PI3K-Akt信號通路的抑制劑，如雷帕霉素可作為治療PTEN的ALL的靶向治療。

3.6 FLT3-TKD途徑 FLT3是Ⅲ型受體酪氨酸激酶家族中的一個成員，在骨髓中僅表達于造血干/祖細胞。當FLT3基因發生突變，可能破壞正常血細胞的增殖分化與凋亡，導致白血病發生?，F報道涉及FLT3基因突變包括受體激酶活性結構的內部串聯重復突變。在ALL中目前發現伴有FLT3突變的ALL患者主要為嬰幼兒，常見的類型有MLL基因重排，另一種伴有超二倍體，其檢出率分別是 18.2%和15%［16］。當FLT3基因突變后，導致無配體情況下受體自身磷酸化，阻止細胞凋亡。已有報道通過抑制FLT3-TKD途徑來靶向治療急性白血病，如在ALL的動物實驗中也證實FLT3抑制劑PKC412對ALL的LSCs有明顯抑制作用。

3.7 Jak基因突變 Jak為非受體酪氨酸蛋白激酶，可以激活多種底物，包括其他 Jak、受體組分及STAT，在造血干/祖細胞及多系成熟的細胞發育中參與許多重要的信號通路，如 STAT、Ras-Raf和 PI3K等，STAT5介導的信號通路在HSC的自我更新中起重要作用［17］。Jak目前有4種家族成員：Jakl、Jak2、Jak3和TykZ，其中Jakl、Jak2突變在ALL中發生率較高，在BCR/ABL融合基因陽性的ALL中發現Jakl、Jak2和STATs的持續活化。其機制可能是ALL的t(9;12)易位致 STATl、3、5 活化，細胞增殖。因此，可通過Jakl、Jak2、Jak3抑制劑來治療Jak基因突變的ALL患者，如 AG-490(Jakl、Jak2、Jak3 抑制劑)在體外已證實能抑制白血病細胞增殖，誘導其凋亡。還可以用顯性陰性的Jak或STAT基因治療該類型ALL。而這些仍需進行臨床試驗［18］

3.8 BCR-ABL1和NUP214-ABL1信號通路 約5%的兒童和20%～30%的成人ALL中存在BCR-ABL1重排，BCR-ABL1編碼的酪氨酸激酶持續活化導致細胞增殖，抑制其凋亡。伴有BCR-ABL1重排的ALL患者常提示預后不良。另外，約5%的T-ALL患者存在 ABL1與核孔蛋白 NUP214重排［6］。NUP214-ABL1融合基因可直接介導某些轉錄因子或信號分子(如 STAT1、SMAD、β-Catenin等)的核漿穿梭過程，而不需要轉運受體的參與，從而導致白血病發生。目前針對該條信號通路的靶向治療：①主要是酪氨酸激酶抑制劑，但該類藥在Ph+的ALL或存在NUP214-ABL1融合基因的ALL患者并不能明顯改變其預后。②蛋白磷酸酶2A(protein phosphotase 2A，PP2A)是一種多功能性酶，有研究報道PP2A能抑制通路的各個階段，不同形式的PP2A都能起到去磷酸化作用，無論是對于上游的蛋白質還是直接作用到ERK上，甚至有報道指出PP2A可以直接去磷酸化Raf和Ras［18］，從而達到抗白血病的效應。

4 結語

ALL患者是一種異質性惡性腫瘤，在成年人及兒童患者中無論分子生物學還是臨床行為都存在明顯不同。研究ALL的HSC目前仍處于初期階段，是隨著科技的發展，可能會對該類HSC的生物學特征及特異性標志越來越清晰，明確不同的ALL患者何種信號通路占優勢，有選擇性地選擇信號通路抑制劑或特異性LSC拮抗劑，達到靶向治療ALL患者，為ALL患者長期存活提供方向。

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Targeted Therapy and the Cell Signal Pathways of Stem Cells in Acute Lymphoblastic Leukemia

WANG Xiao-tao，MO Dong-hua.(Department of Hematology，Affiliated Hospital of Guilin Medical College，Guilin541001，China)

The prognosis of acute lymphoblastic leukemia(ALL)is different with different dangerous stages，whilet most of patients with ALL died after recurrence due to the difficult treatment，one reason of which is the existence of the leukemia stem cells(LSCs)in ALL.The immune characteristics of ALL LSCs is not very clear now，LSCs interaction with the bone marrow micro-environment，resulting the signal pathway activation such as SCF/c-kit pathway and Notch pathway，mediates leukemia cells proliferation，migration and induces drug-resistance.Clear signal pathway and targeted intervention on the signal pathway may achieve effect in the treatment of some recurrent ALL.

Acute lympho biastic leukemia;Leukemia stem cell;Signal pathway;Targeted treatment

R33

A

1006-2084(2012)13-1980-03

桂林市科技攻關項目(Z20110119-1-12);廣西衛生廳計劃項目(Z2011200)

2011-12-10

2012-02-22 編輯：伊姍