急性髓系白血病细胞干性的调控机制及干预策略

Leukemia stem cell is a hot topic in hematology. But there is much work to do for elucidating malignant stemness. The applicant and colleague did lots of research in gene mutation and microenviroment related to leukemia stemness, and published a serial of paper in journals such as Nature Genetic and Leukemia. Based on these, we plan to investigate acute myeloid leukemia(AML) stemness including: ① the relationship between AML clinical character and stemness; ② the relationship between reprogramming potential and stemness to explore the role of epigentics in stemness; ③ the stemness regulation by AML gene or pathway abnormalities; ④ the stemness regulation by microenviroment abnormalities; ⑤ and discovery of strategies for AML stemness through targeting AML gene or microenviroment abnormalities. We will elucidate the mechanism and strategies about AML stemness from clinical and laboratory features, which will pave the way for target therapy on leukemia stemness.

白血病干细胞是血液学研究的热点，但目前对恶性肿瘤细胞的干性尚缺乏系统的研究，尤其是白血病细胞iPS诱导后重编程能力与干性的关系尚不清楚。申请者及其同事在前期研究中，对白血病干性相关的基因突变以及微环境异常进行了一系列研究，在Nature Genetics、Leukemia等杂志发表了一系列文章。在此基础上，本项目以急性髓系白血病（AML）细胞的干性为研究对象，拟①系统研究白血病细胞干性特征与AML临床的关系；②AML细胞干性与重编程潜能的关系，探索表观遗传学异常与AML细胞干性的关系；③AML内在基因及信号通路异常对细胞干性的调控；④造血微环境异常对AML细胞干性的调控作用；⑤最后探讨针对AML内在基因异常和外在微环境异常综合干预AML干性的新策略。通过本项目将从临床和实验室两个方面深入研究AML细胞干性的调控机制和干预方案，为靶向白血病细胞干性的治疗提供基础。

肿瘤是一个与干细胞密切相关的疾病，白血病干细胞是白血病耐药和复发的重要原因。对白血病细胞干性的研究，可以为白血病的研究提供全新的思路。.在本项目中，我们发现治疗后残留的白血病细胞数量与急性髓系白血病（AML）的复发率具有明显的相关性，这从临床上证实了残留的白血病细胞是具有干性的白血病细胞。AML细胞并不能在体内进行重编程；相反，OSKM可以选择性杀伤AML细胞。通过对单因子的研究证实Oct-4和c-Myc在其中起了微小的作用，而Klf4和Sox2对白血病的凋亡起了主要作用。这为AML的靶向治疗提供了一个全新的思路。我们还发现Dnmt3b的缺失会加速AML的发生及发展，促进AML细胞周期的活跃，并增加LSC的数量。Dnmt3a的缺失会加速Dnmt3b敲除的MLL-AF9白血病的发病。上述结果均表明Dnmt3a 和Dnmt3b这两个基因在肿瘤发展中起着协同作用。.以RUNX1异常的致病机制研究了基因突变通过与造血微环境相互作用，增强干性促进白血病的发生。RUNX1可通过转录激活KLF4进而激活P57 抑制细胞增殖、促进细胞凋亡和分化。RUNX1-ETO通过竞争性地抑制RUNX1的这种作用，促进白血病的发生。进一步的研究发现AML-ETO9a可引起Rac1-GTPase的活化，Rac1-GTPase的活化可以显著上调与niche相互作用c-MPL的表达，增强AML1-ETO9a白血病细胞的归巢、定居及自我更新等干性特征。白血病干细胞高表达c-MPL，促进其与骨髓微环境的相互作用，增强其干性，促进白血病的发生。.最后，我们对AML干性的靶向治疗进行探索性研究，发现含笑内酯（MCL）盐酸盐的形式DMAMCL能够在体内缓慢的释放出MCL，能够在不损伤正常HSC的前提下靶向杀伤LSC。土木香烃内酯也能够选择性的靶向白血病干细胞并且对正常造血干细胞影响很小。土木香内酯和MCL主要的作用机制为NF-ĸB的抑制和诱导ROS的产生。.综上，本项目首先从临床上残留的白血病细胞是具有干性的白血病细胞，以RUNX1异常的致病机制阐释了内在分子引起的造血细胞与骨髓微环境相关作用异常促进白血病干性维持和白血病发生的多步骤过程，为白血病的发病机制补充新的理论。最后，提出了OSKM因子组合、含笑内酯、土木香烃内酯灯可以选择性杀伤AML细胞，为靶向AML细胞干性的治疗提供了新的思路。