阿帕替尼抑制FLT3/STAT5通路优先杀伤FLT3-ITD阳性急性髓系白血病的研究

Acute myeloid leukemia (AML) with FLT3-ITD mutation is the emphasis and difficulty of leukemia therapeutic strategies with a poor clinical outcome. It is extremely urgent for searching for targeted therapeutic drugs with high efficacy and low toxicity in consideration of the poor treatment response of current FLT3 tyrosine kinase inhibitors. Here we reported that Apatinib, a novel small molecule VEGFR2 tyrosine kinase inhibitor developed by China, exerted a significant anti-leukemia function against AML stem-like cell line. Interestingly, our in vitro and in vivo data indicated that the anti-leukemia effect of Apatinib in AML with FLT3-ITD was superior to that in AML with FLT3-WT with a more remarkable inhibition effect on STAT5 activation, suggesting that STAT5 pathway might attribute to the prior cytotoxicity of aptinib against FLT3-ITD AML patients. In this study, we verified the prior anti-leukemia property of Apatinib against AML with FLT3-ITD mutation using refractory and relapsed primary patient samples and patient-derived xenograft in vitro and in vivo by a series of research techniques, e.g. flow cytometry, QRT-PCR, western blot, immunohistochemical staining, lentivirus infection and shRNA. Meanwhile, our investigation also demonstrated the important role of FLT3/STAT3 pathway in Apatinib-induced prior cytotoxicity towards AML cells with FLT3-ITD, which offered new strategies for the treatment of AML patients with FLT3-ITD mutation.

FLT3-ITD阳性急性髓系白血病（AML）疗效差，是AML治疗的重点及难点。现有的FLT3酪氨酸激酶抑制剂疗效欠佳，寻找新的高效低毒的靶向治疗药物迫在眉睫。我们已报道我国自主研发的阿帕替尼能诱导AML干祖细胞凋亡，我们前期的体内外实验发现阿帕替尼能优先杀伤FLT3-ITD AML细胞，机制研究发现其能抑制FLT3-ITD AML细胞STAT5磷酸化，而不能抑制FLT3-WT AML细胞STAT5磷酸化，提示STAT5通路可能在其优先杀伤FLT3-ITD AML中发挥关键作用。本研究拟在前期工作基础上从原代细胞及NSI小鼠模型的体内外实验证实阿帕替尼具有优先杀伤FLT3-ITD AML细胞的作用，运用免疫印迹、基因过表达及shRNA干扰等技术，阐明FLT3/STAT5通路在阿帕替尼优先杀伤FLT3-ITD AML机制中的作用，为FLT3-ITD AML治疗提供新策略

急性髓系白血病（Acute Myeloid Leukemia, AML）是一种高度异质性的恶性克隆性疾病，临床预后差异大，有效治疗策略少。FLT3-ITD突变是AML中最常见的遗传学改变，约占30%左右，与高白细胞血症、高复发率及无病生存期短密切相关，是AML患者预后不良的独立预后标志。新生血管形成（angiogenesis）参与了恶性血液肿瘤包括AML的发生发展和耐药等过程。VEGF和其受体VEGFR2是新生血管形成最重要的促血管生成因子之一，因此靶向抑制VEGF/VEGFR2信号通路是肿瘤治疗领域研究的重要部分。阿帕替尼（Apatinib）是我国自主研发的新型的靶向VEGFR2的小分子酪氨酸激酶抑制剂，研究表明其对多种实体瘤具有明显的杀伤作用，且毒副作用小。目前Apatinib已被批准用于多种实体瘤包括肺癌等的临床治疗，而Apatinib是否具有抗AML的作用及其是否对携带有FLT3-ITD阳性AML有杀伤潜能未见相关报道。.本项目我们研究显示，Apatinib明显抑制AML细胞的活力和诱导其凋亡，呈时间和剂量依赖性，而对正常造血干细胞无明显杀伤作用。有趣的是，体外细胞株实验结果显示Apatinib对FLT3-ITD阳性AML细胞杀伤潜能明显优于对FLT3-ITD阴性AML细胞的作用。通过收集57例原代AML细胞样品，进一步证实了Apatinib体外杀伤FLT3-ITD阳性AML细胞的作用优于对FLT3-ITD阴性AML细胞的杀伤作用。此外，我们还发现，伴有NMP1突变或者伴有髓外浸润的AML患者来源的原代细胞对Apatinib药物杀伤作用更敏感。难治复发AML细胞亦对Apatinib的杀伤作用更敏感。机制研究表明，Apatinib降低VEGFR2的磷酸化水平进而干扰其下游SRC/STAT3和AKT/mTOR信号通路的活性从而发挥其抗AML细胞的效能。Apatinib优先杀伤FLT3-ITD阳性AML细胞的作用可能与特异性干扰FLT3/STAT5通路活性有关。体内研究结果表明，Apatinib抑制FLT3-ITD阳性和阴性AML细胞的体内生长、降低其肿瘤负荷。因此本项目的顺利实施完成，有利于为AML（包括FLT3-ITD阳性AML）患者提供新的治疗策略，同时为Apatinib在血液肿瘤中的应用奠定坚实的理论基础。