以小分子化合物为探针研究端粒酶与白血病细胞干性的关系

It is now widely accepted that Leukemia stem cells (LSCs) play a key role in leukemia genesis, progression, relapse, and drug resistance. We found a new small molecular compound-IX, that can selectively eradicate resistant cell lines and primary chronic myelogenous leukemia (CML) cells in vitro and in vivo. IX can decrease the telomerase in resistant cells. The expression diversification of Wnt pathway associate proteins were detected in resistant cells treated with IX. These findings indicate that telomerase and alternative lengthening of telomeres (ALT) are potentially related to Leukemia resistance. So we will explore the relationship between telomere, telomerase， ALT and the stemness of Leukemia cells, and the regulation mechanism of ALT. Moreover, we will modify and optimize our compounds selectively target LSCs.

白血病干细胞是白血病复发耐药的主要原因。我们利用已建立的靶向白血病干细胞的小分子化合物筛选平台，筛选到一类对耐药白血病细胞系及原发CML耐药及急变期病人骨髓细胞具有明显抑制作用的新化合物IX。进一步研究发现IX对耐药白血病细胞系及原发白血病耐药细胞的端粒酶活性具有明显的抑制作用，基因芯片分析结果显示，化合物IX作用前后，耐药细胞中表达变化最明显的蛋白集中于Wnt 通路。以此为基础，在本研究中,我们拟以小分子化合物为探针,系统研究端粒长度、端粒酶表达水平及活性与白血病细胞干性的关系；阐释经典端粒酶途径及端粒延长替代机制对造血干细胞、白血病干细胞的调控作用，从而探索白血病干细胞特异性的调控机制及关键分子，并以此为靶点对已有化合物进行修饰和优化。一方面在白血病干细胞的调控理论研究方面寻找新的突破，另一方面为设计更为高效、安全的抗白血病干细胞药物奠定基础。

端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，能够保护染色体，防止其被DNA损伤信号激活而降解、融合，从而保持染色体的活性。端粒的缩短是细胞衰老的标志，一旦端粒缩短到一定程度，染色质末端会引发DNA损伤修复应答从而使细胞生长停滞并最终引起细胞的死亡。端粒的延长机制主要有两种形式，分别是端粒酶延长机制和替代端粒延长途径(Alternative lengthening of telomere，ALT)。近年来，端粒已经成为研究衰老和肿瘤的热点。端粒酶在大量肿瘤细胞中表达，使得端粒酶成为了癌症药物设计的新靶点，端粒酶的抑制可以导致癌细胞中的端粒缩短，使癌细胞逐渐凋亡。在本研究中,应用了一系列研究端粒，端粒酶和ALT的实验方法探究了在不同白血病细胞中，端粒及端粒延长途径是否存在着差异。我们发现，在CML和AML细胞系中，端粒酶的活较高，C-circles和APBs的水平同时证明了这些细胞系中的基本不存在ALT这一端粒延长途径。在MLL-AF9诱导的AML小鼠中，GFP+c-kit+Gr-1- 细胞和GFP+ 细胞中端粒酶的表达相较于正常的造血细胞明显的升高，发病小鼠骨髓细胞中的c-kit+ 细胞和c-kit- 细胞C-circles含量则相对较高。而且在FISH实验中，GFP+c-kit+Gr1+ 细胞也能够观察到共定位的存在。在AML和CML病人标本中，端粒酶的活性有不同程度的提高，在CML病人标本中，个别病例的C-circles也有不同程度的提高。在CML病人标本中，能够同时观察到两种端粒延长途径——端粒酶延长途径和ALT延长途径。在AML中，端粒酶的表达升高。在MLL-AF9融合基因诱导的AML小鼠骨髓细胞中，端粒酶活性提高，并且有可能存在ALT的延长机制与端粒酶一起对端粒进行延伸。