FGFR3调控慢性粒细胞白血病干细胞增殖、生存和耐药的分子机制研究

Many chemotherapy drugs，especially Imatinib, are effective for short-term treatment of chronic myeloid leukemia(CML). Unfortunately, CML patients treated with Imatinib often relapse because this drug is unable to effectively eliminate leukemia stem cells (LSCs). To define the mechanism of LSCs in drug resistance is required to eliminate LSCs and cure CML. Previous studies found over-expression of FGFR3 in CML CD34+ cells, and relatively low levels of FGFR3 in CML CD34- cells. Therefore, we hypothesized that FGFR3 regulated the proliferation, survival and drug resistance of LSCs. To investigate this mechanism, we will utilize a transplantation-based leukemia mouse model to study in vivo FGFR3 effects in CML development. We expect to elucidate the functions and molecular mechanisms of FGFR3 by studying proliferation, survival and drug resistance of LSCs in vitro. Also, we will investigate the survival of our leukemia-transplanted mice following combined FGFR3 inhibitor and Imatinib treatment. Our mouse work will be done in parallel with experiments performed on human patient samples in which we will measure the inhibitory effects of our combination treatments. These results will provide the important information for drug development targeting LSCs and clinical therapies.

Imatinib等化疗药物能有效缓解慢性粒细胞白血病（CML）病程，但不能清除白血病干细胞（LSCs），进而导致疾病缓解后又最终复发，因此，阐明LSCs的耐药机制对清除LSCs进而治愈CML具有重要的意义。鉴于成纤维细胞因子受体3（FGFR3）在 CML病人白血病干/祖细胞中高表达和大量的前期研究工作，我们推测FGFR3能促进LSCs增殖、生存和耐药。本课题拟构建FGFR3基因敲除的白血病起始细胞系，通过小鼠体内移植实验，探讨FGFR3对BCR-ABL诱导的小鼠CML发生的影响；从CML小鼠中获得LSCs，通过体外细胞实验和分子生物学方法，阐明FGFR3对LSCs增殖、生存和耐药的影响及其分子机制；从动物和细胞水平，分别揭示FGFR3抑制剂和Imatinib联用对CML小鼠的抑制和对临床病人LSCs的杀伤作用，为靶向LSCs的药物开发和临床治疗CML提供新的靶点。

Imatinib等化疗药物能有效缓解慢性粒细胞白血病（CML）病程，但不能清除白血病干细胞（LSCs），进而导致疾病缓解后又最终复发，因此，阐明LSCs的耐药机制对清除LSCs进而治愈CML具有重要的意义。根据成纤维细胞生长因子受体3（FGFR3）在 CML病人白血病干/祖细胞中高表达和大量的前期研究工作，我们推测FGFR3能促进LSCs增殖、生存和耐药。. 根据课题的设计安排，我们构建了FGFR3基因敲除小鼠，首先探讨了FGFR3在造血干细胞（HSCs）中的功能。研究表明，FGFR3缺失不影响正常生理条件下小鼠造血干/祖细胞及各类型细胞的变化；进一步通过5-FU注射建立小鼠骨髓损伤模型，证实在骨髓损伤修复过程中，FGFR3缺失导致Stat1-P16信号的下调和Stat5-cyclinD1信号的增强从而负调控造血干细胞增殖。. 为了研究FGFR3在LSCs中的功能，本课题构建了FGFR3基因敲除的BCR-ABL白血病起始细胞系，通过小鼠体内移植实验，证实FGFR3促进BCR-ABL诱导的小鼠CML的发生；从CML小鼠中获得LSCs，通过体外细胞实验和体内移植实验，证实FGFR3促进LSCs增殖和对Imatinib的耐受；分子机制研究证实，MEK-ERK和JAK2-STAT5信号通路发挥了重要的作用。进一步通过人K562细胞模型，发现降低FGFR3信号通路能明显抑制K562细胞增殖和增强Imatinib诱导的K562细胞凋亡。.为了探讨靶向FGFR3能否成为治疗CML的新途径，我们利用大肠杆菌系统表达了重组FGFR3单链抗体和FGFR3单链抗体与鱼精蛋白的融合蛋白（R3P），证实重组FGFR3单链抗体能靶向抑制FGFR3信号；R3P蛋白能靶向结合FGFR3阳性肿瘤细胞并递送siRNA下调癌基因表达，诱导细胞凋亡，为LSCs的药物开发和临床治疗提供新的思路。