巴弗洛霉素A1特异性杀伤急性B淋巴白血病干细胞的作用研究

Leukemia stem cells (LSCs) are thought to play a central role in the pathogenesis of acute leukemia and likely contribute to both disease initiation and relapse. Therefore, identification of agents that target LSCs is an important consideration for the development of new therapies. To this end, we have previously demonstrated that bafilomycin A1 (Baf-A1) kills B-cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) cells by suppressing cytoprotective autophagy and triggering a caspase-independent but AIF-dependent apoptosis. Our data with small size of patient samples reveal that Baf-A1 can induce death of human stem cells of B-ALL patients in vitro but does not have adverse effect on normal hematopoietic cells. Importantly, in the mice engrafted with primary LSCs from human B-ALL patients, Baf-A1 can also reduce leukemic cell burden, decrease the number of leukemia stem cells and improve animal survival. Therefore, based on the preliminary data, we hypothesize that the natural compound Baf-A1 has the potential to target in vivo leukemia stem cells from human B-ALL patients. This project is intended to confirm the therapeutic effect of Baf-A1 on leukemia stem cells derived from B-ALL patients and to elucidate the underlying mechanisms governing the selective eradication of leukemia stem cells of B-ALL patients by means of humanized mouse model, pharmacology, transcriptomics, fluorescence tracing, and more importantly hematopoietic stem and progenitor cell transplantation.

白血病干细胞是白血病起始和复发的细胞学根源，探索靶向杀伤白血病干细胞意义重大。我们前期发现低浓度巴弗洛霉素A1(Baf-A1)通过抑制自噬和诱导凋亡杀死急性B淋巴白血病（B-ALL）细胞，最近还观察到低浓度Baf-A1能杀伤小样本病例的B-ALL白血病干细胞而不影响正常人造血干细胞，在小鼠模型中低剂量Baf-A1也能杀伤人源白血病干细胞，减轻小鼠的发病程度，延长小鼠存活期。我们由此假说Baf-A1是一个有研发潜力的杀伤白血病干细胞的天然化合物。本项目拟运用大样本病例，在原代白血病干细胞和人源化动物模型层面上，利用干细胞移植、转录组学、荧光示踪等技术，论证低浓度Baf-A1单一化合物对患者B-ALL白血病干细胞的特异性杀伤作用并探讨其作用机制，以期为白血病治疗探索新思路。

白血病干细胞是白血病起始和复发的细胞学根源，探索靶向杀伤白血病干细胞意义重大。.本项目的主要研究内容为：运用大样本临床病例，在原代白血病干细胞以及人源化动物模型层面上，探究巴弗洛霉素A1是否可以特异性杀伤人急性B淋巴细胞白血病干细胞，有效阻止其发生或复发白血病，并探讨其作用的可能机制。.本项目主要取得的重要结果如下：.（1）Baf-A1能显著降低原代B-ALL单个核细胞中白血病干细胞的比例，而在相同的剂量下对正常造血干细胞没有显著影响。.（2）Baf-A1能显著抑制原代B-ALL干细胞生长，而相同剂量的Baf-A1对正常造血干细胞没有明显抑制作用。.（3）Baf-A1特异性诱导原代B-ALL干细胞凋亡，而不影响正常造血干细胞。.（4）Baf-A1特异性诱导原代B-ALL干细胞分化。.（5）Baf-A1使部分原代B-ALL干细胞离开G0期，进入细胞周期。.（6）在急性B淋巴细胞白血病小鼠模型中，生存曲线统计结果显示：对照组小鼠一直存活，模型组小鼠存活时间约为55天，治疗组小鼠存活时间约为110天。模型组小鼠呈现弓背蜷缩、活动减少、精神萎靡的状态；而Baf-A1治疗组小鼠的状态比模型组小鼠有明显的改善。模型组小鼠的肝脾肿大明显、肝脏中有大量白血病细胞浸润；而治疗组小鼠的肝脾肿大情况有所恢复、肝脏白细胞浸润现象明显减轻。.综上所述，本项目的研究结果发现bafilomycin A1(一种天然化合物)在低剂量下能够减弱白血病患者的CD34+CD19+白血病干细胞起始白血病的能力。在人源化小鼠模型中，bafilomycin A1能够有效地延长患病小鼠的存活时间，主要是由于诱导静息态的白血病干细胞进入细胞周期，导致细胞凋亡以及抑制细胞增殖。 项目数据表明，天然化合物Baf-A1在很低的剂量下，可同时靶向B-ALL细胞及其干细胞，但对正常细胞并无影响。提示，Baf-A1有望应用于白血病治疗的临床试验。此文章发表于haematologica杂志（2020，并列第一作者/并列通讯作者）。