GABA信号通路在骨髓脂肪细胞介导AML干细胞自我更新中的作用及机制研究

Leukemia stem cells (LSC) are the main reason for AML drug resistance and disease relapse. We found that bone marrow adipocytes could enhance the proliferation and reduce drug sensitivity of AML LSC, though the specific mechanisms remain to be elucidated. Accumulating evidence showed that GABAergic signaling pathway participated in tumor development and progression. We newly unveiled that GABA synthetase GAD65/67 and vesicle transporter VGAT were highly expressed in bone marrow adipocytes. Meanwhile GABAB receptor subunit R1 was overexpressed in CD34+ AML cells versus CD34- AML cells and CD34+ normal hematopoietic stem/progenitor cells. Therefore we proposed that bone marrow adipocytes may promote the self-renewal of AML LSC and thus mediate AML chemo-resistance through activating GABAergic signaling pathway. In the following study, we intend to further confirm that bone marrow adipocytes can synthesize and secrete GABA into bone marrow microenvironment and clarify our hypothesis that bone marrow adipocytes regulate the self-renewal of LSC by activating GABAergic signaling pathway. By in vivo studies, we will investigate whether blockade of GABA signals between bone marrow adipocytes and LSC could influence the leukemia initiating ability of LSC and the possibility of eradicating LSC by targeting GAD65/67 specifically in adipocytes.

急性髓系白血病（AML）耐药、复发的根本原因是白血病干细胞（LSC）的存在。我们发现骨髓脂肪细胞可促进CD34+CD38-的AML干细胞增殖、降低其对化疗药物的敏感性，然而具体作用机制尚不明确。研究显示GABA通路参与肿瘤的发生、发展。我们研究发现骨髓脂肪细胞高表达GABA合成酶GAD65、GAD67和囊泡转运体VGAT；同时与CD34-AML细胞相比，CD34+的AML细胞中GABAB受体高表达，且其表达水平高于CD34+的正常造血干祖细胞。因此我们推测：骨髓脂肪细胞可能通过激活AML干细胞中的GABA通路促进其自我更新，介导AML耐药。本项目拟在前期基础上证实骨髓脂肪细胞可合成并分泌GABA、阐明骨髓脂肪细胞通过GABA通路影响LSC自我更新的具体机制，探讨阻断骨髓脂肪细胞与LSC之间的GABA信号传递对LSC致病能力的影响。预期目标的实现对克服AML耐药及清除微小残留病具有重要意义。

急性髓系白血病（AML）耐药、复发的根本原因是微小残留病（MRD）的存在。研究MRD的耐药机制及其清除策略不仅具有重要的科学意义，更具有潜在的临床应用价值。骨髓微环境可为残留白血病细胞提供庇护，促进其自我更新，维持其静止状态，抑制化疗药物诱导的细胞凋亡。作为骨髓微环境的重要组成部分，骨髓脂肪细胞与白血病细胞之间的相互作用是目前的研究热点。我们研究发现：骨髓脂肪细胞与AML细胞共培养，可降低AML细胞对化疗药物的敏感性，促进其在饥饿条件下存活。在BMSC成脂分化过程中GABA合成酶GAD65、GAD67和囊泡转运体VGAT表达逐渐升高，骨髓脂肪细胞培养基上清中GABA含量明显高于对照组，证实骨髓脂肪细胞可以合成并分泌GABA。多项研究显示GABA信号通路参与实体肿瘤的发生、发展。本项目中我们检测了GABA受体主要功能亚单位在AML患者和AML细胞系中的表达情况，结果发现GABBR1作为GABA B受体的主要功能亚单位，在AML患者CD 34+AML细胞和AML细胞系Kasumi中过表达。进一步功能实验显示：抑制GABA B受体活性可抑制AML细胞增殖、促进凋亡、增强其对化疗药物的敏感性，并部分逆转骨髓脂肪细胞对AML细胞的保护作用，而抑制或激活GABA A受体对AML细胞的生物学行为无显著影响。以上结果表明：GABA B受体的异常激活参与AML的发生、发展，骨髓微环境中骨髓脂肪细胞可通过合成并分泌GABA，激活过表达GABBR1的AML细胞内的GABA信号通路，从而发挥对AML细胞的保护作用，介导AML耐药。阻断骨髓脂肪细胞和AML细胞之间的GABA信号传递可作为AML治疗的新靶点，对克服AML耐药和清除微小残留病具有重要意义。