急性髓系白血病复发起源细胞的鉴定及演变机制

The pre-leukemic cells are major initiating cells of relapsed acute myeloid leukemia (AML). We found a CD34+CD38+ hematopoietic progenitor cell population (P cells), which had positive correlations with AML relapse and hematopoiesis recovery. This indicated these cells may be pre-leukemia cells. In the proposal, to clarify the immunophenotype of initiating cells of relapsed AML, we will explore the relationship between AML relapse and the cell numbers of hematopoietic stem and progenitor cells and P cells. Based on the immunophenotype of initiating cells of relapsed AML, the mutation in initiating cells will be investigated through whole exons sequencing. We had found DNMT3A, ASXL1, TET2, CRLF2, SETBP1, FAT1, CSF3R and other gene mutations were common in AML. In this proposal, we will test these mutations in initiating cells of relapsed AML and try to find the novel mutation by whole exons sequencing. We will prove these initiating cells of relapsed AML were pre-leukemic cells in mouse transplantation model. And we will elucidate the effect of these gene alterations on apoptosis, self-renew, multi-lineage differentiation, and proliferation on hematopoietic stem and progenitor cells by transducing them into mouse hematopoietic cells. Finally, we will explore the feasibility of kill pre-leukemia cells by drugs.

白血病前体细胞是急性髓系白血病（AML）复发的重要起源细胞。前期我们发现一群CD34+CD38+细胞（P细胞）的数量与AML复发正相关，与造血恢复也成正相关，提示其可能为白血病前体细胞。本项目拟深入研究P细胞及各造血干祖细胞表型的细胞数量与AML复发的相关性，阐明AML复发起源细胞的免疫表型。根据这一免疫表型分选AML复发起源细胞，使用全外显子测序等方法，研究AML复发起源细胞的基因突变。前期我们发现DNMT3A、ASXL1、TET2、CRLF2、SETBP1 、FAT1和CSF3R等突变常见于AML。本项目拟在AML复发的起源细胞中检测这些突变，通过全外显子测序，寻找新的基因突变。并通过小鼠移植实验从功能上确定AML复发起源细胞为白血病前体细胞。进而将这些基因突变转导到小鼠造血干祖细胞中，阐明这些基因异常对凋亡、自我更新、分化和增殖的影响。最后探索药物清除白血病前体细胞的可行性

首先我们对急性髓系白血病患者正常表型造血干祖细胞群进行了研究，发现这群正常表型的造血干祖细胞具有AML1-ETO、CBFβ-MYH11及MLL易位融合基因。并且AML1-ETO白血病患者在治疗缓解后，其正常表型HSC/MPP/MLP/MP各群细胞也存在AML1-ETO融合基因。对CEBPA双突变白血病的研究也发现，治疗后缓解后，具有一个CEBPA突变的白血病前体细胞仍可以存在于白血病患者体内，而且这些细胞可以分化为成熟的血细胞。因此，急性髓系白血病患者在治疗前，甚至治疗缓解后，其体内存在一群正常表型的造血干祖细胞，这群细胞具有白血病相关的基因突变，可以分化为成熟的造血细胞，为白血病前体细胞。进而，我们阐明了CEBPA突变及混合表型白血病的基因突变谱。通过基因突变谱的研究，我们发现包括中国在内的亚裔白血病患者更常见AML1-ETO基因异常，而常见西方白血病患者的NPM1突变则相对少见。对治疗前后白血病细胞进行了单细胞测序研究，发现治疗后AML1-ETO白血病细胞高表达c-kit，进一步的研究发现c-kit基因异常在AML1-ETO白血病复发中发挥了重要作用。因此，白血病前体细胞中的AML1-ETO、c-kit及CEBPA突变是白血病复发的重要驱动突变。在机制研究中，我们发现MLL-AF9 基因可以促进白血病细胞的增殖，CEBPA基因可以促进K562细胞向成熟细胞分化。最后，我们开展了针对白血病细胞的靶向治疗策略研究，我们的初步研究发现，通过靶向SYK可能可以靶向治疗MLL易位的急性白血病。我们开发的靶向CD123的免疫毒素，可以通过靶向白血病干细胞治疗白血病。最后，我们通过临床研究发现，中剂量HAD方案可以有效治疗CEBPA双突变白血病，大幅提高了CEBPA双突变白血病的疗效。相关文章发表在Haematologica、Journal of Hematology & Oncology及Int J Lab Hematol等杂志上。