基于HDAC和HSP90靶点的中药黄芩有效单体黄芩素抗AML的作用及机制研究

Acute myeloid leukemia (AML) is the highest incidence of leukemia in China. The study of innovative anti-AML drugs is a research focus. AML clinically treated mainly with chemotherapy which has toxic, side effects, and low rate of relief. Chinese medicine arsenic (arsenic trioxide) in the treatment of AML M3 type has achieved great success, but non M3 type AML is the bottleneck of clinical treatment. Previous studies showed that baicalein, an effective monomer of Radix Scutellariae, can inhibit HDAC1/8 and HSP90 activities, promoting histone acetylation and upregulating of differentiation related genes without inducing expression of multidrug resistance gene. Moreover, baicalein inhibits HSP90 chaperone function to leading to degradation of specific types of pathogenic AML fusion proteins, playing a synergistic induction of differentiation to fill the gaps in non-M3 AML treatment. It’s not been reported that baicalein shows differentiation induction effects on AML cells. Therefore, the project intends to adopt modern molecular biology methods, combined with traditional Chinese medicine Fuzhengquxie theory, to study differentiation inducing effect of baicalein with application of a variety of mutations of AML samples, the animal model of AML and LSC for drug efficacy study, aims to clarify multi-targets mechanism of baicalein, providing new ideas into traditional Chinese medicine study.

急性髓系白血病（AML）是我国发病率最高的白血病，研发治疗抗AML创新药物是目前国内外研究热点。AML临床治疗多以化疗为主，毒副作用大，缓解率低。中药砒霜（三氧化二砷）治疗AML的M3分型取得了巨大成功，然而非M3型AML是临床治疗的瓶颈。前期研究表明，中药黄芩有效单体黄芩素具有抑制HDAC1/8和HSP90活性的作用，能促进组蛋白乙酰化，上调分化相关基因，同时不诱导多药耐药基因表达，并通过抑制HSP90分子伴侣作用降解特定类型AML致病融合蛋白，发挥协同诱导分化作用，达到抗AML效应，填补非M3型AML治疗的空白。有关黄芩素诱导AML细胞分化国内外文献未见报道。因此，本项目拟采用现代分子生物学手段，结合中医扶正祛邪理论，研究黄芩素诱导分化效应，应用多种突变AML样本、AML动物模型、LSC等进行抗药效研究，旨在通过多靶点协同机制阐明黄芩素抗AML机理，为中药活性组分抗白血病提供新思路。

急性髓系白血病（AML）是一种以血液及骨髓中未成熟的白细胞大量积累为特征的血液系统恶性肿瘤，表现为造血干细胞分化停滞在早期阶段且高度增殖，是成人急性白血病中最常见的类型。异基因造血干细胞移植可延长患者生存期，但因造血干细胞的来源少、配型难、等待时间长、治疗费用高等特点，难以满足临床治疗的要求，因此，新的抗AML治疗药物亟待开发。研究表明，CBF-AML包括t(8;21)q(22;22)和inv(16)的染色体变异类型，产生包括AML1-ETO蛋白、CBFβ-MYH11蛋白等基因重排的蛋白产物，后者能够通过招募HDACs达到抑制细胞分化与凋亡相关基因表达的效果。黄芩素是天然化合物黄芩干燥根中的主要成分之一，临床应用于抗炎、抗菌、抗病毒的治疗。国内外学者对于中药黄芩活性组分的抗肿瘤研究众多，但关于黄芩素抗AML的研究较少，本项目基于HDACs靶点探究了黄芩素诱导AML细胞系及原代细胞分化及凋亡的作用机制。本项目研究发现，黄芩素对CBF-AML细胞具有更好的体内外抑制作用。其中，对inv(16) AML细胞具有较好凋亡诱导作用，而对t(8;21)q(22;22) AML细胞系及原代样本的分化诱导作用更好。t(8;21)q(22;22)染色体畸变可特异性地产生 AML1-ETO 融合蛋白，该融合蛋白可特异性地招募HDACs，从而对下游基因进行转录抑制。同时，AML1-ETO为经典的癌蛋白，是分子伴侣 HSP90 的客户蛋白之一。黄芩素对 HDAC-1 的酶活力抑制及蛋白降解作用，可以促使HSP90发生乙酰化，使其作为分子伴侣的活性降低，导致 AML1-ETO 蛋白与 HSP90 的结合作用减弱，从而促进了AML1-ETO蛋白的降解。inv(16)导致AML细胞表达CBFβ-MYH11融合蛋白，该融合蛋白可特异性地招募HDAC-8，使得CBFβ-MYH11融合蛋白招募的转录因子p53发生去乙酰化，导致p53下游基因无法正常激活。作为HDAC-1/8抑制剂，黄芩素可抑制inv(16) AML原代样本的CD34+细胞的增殖能力，并促进其发生凋亡。HDACs抑制剂能通过其去乙酰化作用启动多个ABC转运体相关耐药基因的表达从而引起化疗耐药，而黄芩素并不会引起AML细胞的耐药基因的表达。本项目通过多靶点协同机制阐明黄芩素抗AML机理，为中药活性组分抗白血病提供新思路。