白血病促分化药物对早幼粒细胞的生物力学特性影响研究

All-trans retinoic acid (ATRA) is a drug for curing acute promyelocytic leukemia (APL), it functions through inducing cancer cells differentiate into mature granulocytes. However, one fourth of the patients acquired differentiation syndrome (DS) after ATRA treatment, and showed symptoms of fever, weight gain and pulmonary infiltrates, sometimes accompanied by multiple organ failure. The mechanism of forming DS is still unclear, and we supposed it might cause by ATRA altering the adhesion property of APL cells. Thus, we use parallel plate flow chamber (PPFC) and atom force microscope (AFM), combining with traditional biological experiment techniques, to find out the answer of this question. Our project try to reveal changes of morphologic properties and immunologic function of APL cells that caused by ATRA treatment, and verify their force-dependent characteristics. Finally, further clarifying the mechanism of forming DS, will provide some useful information and new ideas for preventing DS when curing APL.

急性早幼粒细胞白血病（APL）治疗药物，全反式维甲酸（ATRA），能在病人体内诱导癌化早幼粒细胞分化为成熟粒细胞，使该病得到缓解。然而，约四分之一的病人用药后会导致分化综合症（DS）的发生，最终导致病人因多器官衰竭而死亡。由于DS的发生机制目前仍没有完全清楚，因而本项目从“DS的发生是否由于ATRA改变了APL细胞的粘附特性而导致的”这一问题出发，利用平行平板流动腔和原子力显微镜，建立相关数学模型，对这一问题开展系统、深入和量化研究。本项目从APL细胞的表观形态学以及免疫功能两方面的变化出发，联系相关力学环境，建立用药时间与细胞分化各种参数间的定量化关系，从而更深入的了解DS的发生机制，可望对APL的治疗以及预防DS的发生提供新的思路与方法。

全反式维甲酸（ATRA）作为第一个成功应用到急性早幼粒细胞白血病（APL）治疗中的药物，通过诱导分化为成熟的骨髓细胞而非杀灭APL 细胞，使该病达到90%的完全缓解率。但由于用药后出血甚至危及生命的分化综合症（DS）时有发生，因此患APL的病人在治疗期间的死亡率仍高于其他类别白血病的病人。由于DS的发生机制目前仍未完全清楚，因此我们在体外模拟APL患者的化疗过程，利用平行平板流动腔、荧光染色及共聚焦显微镜等实验手段，观察HL-60细胞随暴露在ATRA中时间的增加其细胞的表观形态学和随流滚动黏附行为的变化。我们的研究结果表明1 × 10-6 M的ATRA为最佳的诱导浓度，HL-60细胞的分化比率随处理时间的增加单调递增，同时伴随着细胞直径和核质比的减小。流场中选择素介导的HL-60细胞的黏附滚动速度是分化时间和流体剪应力双重依赖的： ATRA处理时间负向调控细胞的滚动速度，而流体剪应力通过选择素及其配体的“逆锁-滑移”键转换机制双相调控HL-60的滚动速度。与正常嗜中性粒细胞比较，在低于0.3 dyn/cm2流场中，分化后HL-60细胞整合素的活化速率高于对照组，导致滚动速度的进一步减缓和稳定黏附；在高于0.3 dyn/cm2流场中，分化后HL-60细胞整合素的活化速率低于嗜中性粒细胞，导致稳定黏附的不足。而分化后的HL-60细胞一旦稳定黏附后，其爬行速度均慢于嗜中性粒细胞。该项目取得的研究进展有助于深入了解DS的发生机制，可望对APL的治疗以及预防DS的发生提供新的思路与方法。