SirT1在白血病干细胞DNA损伤反应中的作用研究

Leukemia stem cells(LSCs),which is believed to play an important role in leading to drug-resistance and relapse in patients with leukemia after treatment,is characterized by its specific DNA Damage Reponse(DDR) mechanism.However,this mechanism has still been poorly understood so far. SirT1, one subtype of NAD-dependent HDAC, was verified to play a vital role in DNA damage repair process both in normal and malignant cells and was suspected to be associted with drug resistant mechanism in many types of tumors.Our prior results showed that expression of SirT1 was elevated in leukemia cells when compared to their healthy counterparts, while reduced when compared to LSCs.Furthermore, higher expression of SirTl seemed to increase the capability of DNA repair in leukemia cells. Therefore, this indicated that SirT1 may be associated with LSCs specific DNA damage repair mechanisms. Thus,we plan to investigate the function of SirT1 in LSCs by the means of various methods in mouse leukemia models, in order to explore the effect of SirT1 in DNA damage response in LSCs.

白血病干细胞（Leukemia Stem cells，LSCs）持续存在是白血病耐药和复发的主要原因之一。LSCs耐药产生的主要机制之一是它具备独特的DNA损伤反应机制（DNA Damage Response,DDR)，目前国内外对该机制研究甚少。SirT1是一种依赖NAD的组蛋白去乙酰化酶（HDAC），在正常组织及肿瘤细胞的DNA损伤修复中均发挥重要作用，但又存在区别。我们前期研究证实：1）SirT1在白血病细胞中较正常细胞表达明显升高，它的高表达能增强白血病细胞的DNA损伤修复功能；2）在LSCs中的表达量较非LSCs中明显增高。这提示SirT1表达程度与LSCs的DNA损伤反应机制存在相关，可成为研究靶点。本课题拟利用各种实验技术对白血病患者和白血病小鼠模型的LSCs进行SirT1的功能性研究，探讨SirT1在LSCs的DNA损伤反应修复中的作用，为改善难治性白血病预后提供理论基础。

项目背景：急性白血病的复发和难治是导致白血病死亡率高的主要原因。而白血病干细胞的存在是白血病复发和难治的主要机制之一，因此，必须寻找到白血病干细胞特异性信号通路的治疗靶点。已有研究表明DNA修复在白血病干细胞的自我保护中发挥了重要作用。我们前期工作表明DNA损伤修复异常在肿瘤的放化疗耐受中发挥了重要作用，因此，针对白血病干细胞DNA损伤修复的研究有可能成为白血病干细胞靶向治疗的一个主要方向。SirT1是Sirtuin家族的一员，是一种依赖NAD的组蛋白去乙酰化酶。SirT1发挥了许多生物学作用，包括转录调节、细胞分化、细胞周期的调节、抑制凋亡老化、DNA损伤修复和肿瘤的发生和抑制。一些研究提示SirT1的过表达和肿瘤的发生及化放疗耐受相关；SirT1增强人类多种表皮肿瘤细胞生长和生存能力；SirT1的下调能诱导肺癌细胞的凋亡和增加放疗的敏感性；下调胶质瘤干细胞SirT1的表达，增加了其对放疗的敏感性，也降低了其在裸鼠体内的成瘤能力。.主要研究内容：.1．分选及鉴定白血病干细胞，在体内外检测其克隆能力及成瘤能力；.2．对分选出来的白血病干细胞采用illumina测序技术进行转录组测序；.3. 明确SirT1是否能促进白血病干细胞DNA损伤修复功能；.4. 明确SirT1抑制剂是否能抑制白血病干细胞DNA损伤修复功能；.5. 明确SirT1基因对白血病干细胞自我更新能力的影响。.关键结果和数据：SirT1在髓系白血病患者的骨髓干细胞中表达量增高，且在CML细胞系中，SirT1敲除后会明显影响DNA损伤修复能力，表现为凋亡增多、细胞周期阻滞、增殖减少，从而显著提高化疗效力。在动物模型中，SirT1敲除后成瘤能力更是进一步减弱，且表现出对化疗药物的敏感性增强。而这一作用机制是通过激活P53及FOXO1的活性（两大已知的抑癌基因）而发挥作用。我们更进一步发现，SirT1敲除后，DNA损伤修复通路之一NHEJ修复效率显著降低，从而使化疗引起的DNA损伤难以修复，使肿瘤细胞难以继续存活。.该项目的科学意义：.1.通过转录组测序获得血液肿瘤干细胞的关键调控基因SirT1，并结合多种手段分析该基因在调控肿瘤干细胞增殖和复发的关键通路上所发挥的作用。.2.根据调控因子和信号通路筛选抗肿瘤药物或进行基因治疗，并建立调控因子和信号通路与药物培养间的关联，从而确定药物作用靶点。