THPO-MPL介导的成骨细胞龛在维持白血病干细胞干性中的作用研究

Leukemia is initiated and maintained by a rare population of leukemia stem cells (LSC), which is the key mechanism of relapsed or refractory leukemia. Abnormal hematopoietic microenvironment is critical for regulating LSC's fate. Importantly, bone marrow niche in leukemia state plays a key role in maintenance of LSC's stemness, including aberrant self-renewal,quiescence and drug resistant. Based on our previous finding that THPO levels were elevated in bone marrow and MPL was highly expressed in CD34+ leukemia cells from leukemia patients, in this project, we select THPO-MPL mediated osteoblastic niche as the breakthrough point of study on the role of abnormal micronenvironment in malignant stemness of LSC. Via study on osteoblastic cell and leukemia stem cell from leukemia patients, as well as on mouse leukemia model, we proposed to determine whether THPO-MPL is abnormal in leukemia state and the role of THPO-MPL mediated abnormal osteoblastic niche in maintaining self-renewal,dormant state and chemotherapy resistance.Finally, we will elucidate the contribution of osteoblastic niche in the stemness of LSC, and further define its molecular machanism. The objective of this research is to provide new clue and strategy for treatment of leukemia.

白血病干细胞是白血病发病的根本机制，是白血病治疗复发及预后不良的重要根源。白血病干细胞受到微环境的调节，异常的骨髓微环境是维持白血病干细胞保持自我更新潜能、静息状态及免受药物清除等干性特征的庇护场所。本项目在前期研究发现白血病患者骨髓血浆中THPO水平异常升高以及白血病患者骨髓CD34+细胞的MPL表达显著升高的基础上，拟以THPO-MPL介导的骨髓微环境中成骨细胞龛的作用作为研究白血病干细胞干性特征的切入点，以急性髓系白血病患者来源的成骨细胞、白血病干细胞以及小鼠白血病模型为研究对象，通过确定白血病病态造血微环境下的成骨细胞龛是否存在THPO-MPL表达异常，THPO-MPL介导的成骨细胞龛与白血病干细胞相互作用在白血病干细胞的自我更新、休眠状态及抵抗化疗药物杀伤中的作用的体内及体外实验研究，阐明白血病成骨细胞龛在白血病干细胞干性中的作用及其分子机制，为白血病的治疗寻找新的线索和策略。

白血病干细胞是白血病发病的根本机制，是白血病治疗复发及预后不良的重要根源。白血病干细胞受到微环境的调节，异常的骨髓微环境可维持白血病干细胞保持自我更新潜能、 静息状态及免受药物清除，维持其干性特征。本项目以骨髓微环境中成骨细胞来源的THPO与其受体MPL相互作用探索其对在白血病干细胞干性中的作用。通过对AML患者及正常供者骨髓血浆THPO水平及骨髓细胞MPL检测显示：与正常供者相比，白血病患者骨髓血浆中THPO水平及AML患者骨髓单个核细胞中MPL表达水平均显著升高；白血病患者骨髓中MPL+CD34+细胞显著高于正常供者；MPL+/CD34+%比例高的患者生存期显著低于MPL+/CD34+%比例低的患者，表明CD34+白血病干细胞中MPL+的细胞比例预示预后不良。进一步以AML-ETO9a小鼠白血病模型为研究对象，发现MPL在白血病干细胞中表达显著升高，Lin-c-kit+MPL+的细胞具有更强的集落形成能力，抵抗化疗药物杀伤能力，保持静息状态以及体内归巢能力，连续移植实验显示MPL+细胞具有更强的自我更新潜能和驱使白血病发生的潜能。进而将THPO转染人间充质干细胞, 并与表达MPL的白血病细胞系体外共培养，发现在THPO-MPL介导下，白血病细胞的G0期比例增加，在化疗药物作用下细胞凋亡水平降低，共培养使其更能抵抗化疗药物的杀伤，表明在THPO-MPL介导下，骨髓基质细胞可维持白血病细胞的干性特征。对其下游分子机制研究发现，THPO-MPL通过活化白血病细胞中信号分子STAT5、ERK以及AKT，来促进白血病细胞干性的维持。MPL+的白血病干细胞中，自我更新、静息以及与骨髓微环境相互作用的分子表达均上调。最后，以MPL为靶点，通过其特异性抑制剂AMM2处理AE9a白血病小鼠，发现在AMM2作用下，可增加白血病小鼠对化疗药物的敏感性，显著延长小鼠生存期。以上研究表明，MPL是白血病干细胞的表面标志之一，在骨髓微环境中，在THPO-MPL介导下维持白血病干细胞的干性特征及驱使白血病发生潜能，以MPL为靶点的抑制剂治疗白血病小鼠可增加白血病小鼠对化疗药物的敏感性，为临床提供新的潜在治疗靶点。