TDO/IDO-Kyn-AHR通路在白血病细胞恶性增殖和免疫逃逸中的作用

2, 3, 7, 8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin(TCDD) exposure is considered as one important environmental factor for leukemia development mediated by the aryl hydrocarbon receptor (AHR) signalling pathway. AHR activated by TCDD induce hematopoietic stem cell canceration. AHR endogenous ligands is kynurenine (Kyn) derivated from tryptophan catabolized by tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO) and/or indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO).New research discovery, IDO expressive level depends on AHR, but there is not clear of AHR and TDO relation. An important circulation path exists in AHR, TDO and IDO.Our studies indicated that there were abnormal expression of IDO,TDO and AHR on leukemia cells.We speculate that the TDO / IDO-Kyn-AHR singalling pathway may play a key role in leukemia cells abnormal proliferation and immune escape.In this study, by expression induction and RNA interference of AHR, TDO and IDO respectively, we try to explore the mechanism of TDO/IDO-Kyn-AHR signaling pathway in leukemia development. By different interventions to tumor-bearing mice animal models, we try to explore the roles of inhibitors of TDO and IDO in prevention and treatment of leukemia,to provide new theroric strategy and proof in the prevention and theropy of leukemia.

2,3,7,8-四氯-二苯并-对-二噁英(TCDD)的暴露被认为是诱发白血病的主要环境因素之一，TCDD通过激活芳香烃受体（AHR），诱导造血干细胞恶变；犬尿氨酸（Kyn）是AHR的内源性配体，Kyn由色氨酸2,3双加氧酶（TDO）与吲哚胺2,3双加氧酶（IDO）衍生而来，最新研究发现， AHR的存在与否决定 IDO的表达量，而对 TDO的作用尚未完全明了。申请人研究发现白血病细胞不仅有IDO，而且有TDO和AHR异常高表达，据此我们推测TDO/IDO-Kyn-AHR通路可能在白血病细胞恶性增殖及免疫逃逸中发挥关键作用。本课题针对AHR、TDO/IDO分子靶点，应用诱导表达和RNA干扰技术，观察TDO/IDO-Kyn-AHR通路对白血病细胞恶性增殖及免疫逃逸影响，通过给荷瘤小鼠应用TDO和/或IDO抑制剂，探讨其在白血病预防及治疗中的作用， 为白血病的防治提供新的治疗策略及理论依据。

本项目拟研究2,3,7,8-四氯-二苯并-对-二噁英（TCDD）在白血病发生发展中的作用，但因TCDD是毒性很强的致癌物质，货源缺乏，故在实验过程中将TCDD调整为脂多糖（LPS）。LPS能以芳香烃受体（AHR）依赖的方式诱导树突状细胞或肿瘤细胞高表达吲哚胺2,3双加氧酶（IDO），降解色氨酸（Trp），产生犬尿氨酸（Kyn）；即Kyn是由色氨酸的代谢产生的，是AHR的内源性配体，与AHR结合后激活细胞内信号通路，使肿瘤细胞恶性增殖。肿瘤细胞的AHR信号活化后又促使IDO表达升高，IDO和/或色氨酸2,3双加氧酶（TDO）又是色氨酸的代谢的关键限速酶，代谢色氨酸，产生更多的Kyn，由此形成一个循环通路。本课题分别针对TDO/IDO-Kyn-AhR通路中的AHR、TDO/IDO分子，主要采用诱导表达和RNA干扰技术在细胞层面和动物实验整体水平验证他们的作用，在荷瘤小鼠动物模型中，通过给予不同的干预措施，探讨TDO、IDO的小分子抑制剂在白血病预防及治疗中的作用。通过本课题的研究，我们明白了IDO、TDO和AHR在急性白血病以及恶性淋巴瘤患者中表达的临床意义，不仅可以判断患者病情变化，还可以对患者进行预后评估。我们成功的构建了RAW 264.7AHR-、RAW164.7TDO-／IDO-细胞株；以及L1210AHR-和L1210TDO-／IDO-细胞株，通过对这些细胞进行的不同条件下的培养，检测其细胞增殖、周期、凋亡及成瘤能力，我们发现，LPS以AHR依赖的方式诱导TDO和IDO的表达，产生高浓度的Kyn；AHR的缺失使肿瘤细胞增殖能力减弱，出现G1/S期阻滞以及致瘤能力减弱，而AHR的高表达使肿瘤细胞增殖和致瘤能力增强。同样TDO/IDO的缺失使肿瘤细胞增殖减弱，凋亡增加，致瘤能力下降；通过上述结果，明确了TDO/IDO、Kyn、AHR之间的相互依赖的正相关关系；验证了TDO/IDO-Kyn-AHR通路在白血病细胞恶性增殖及免疫逃逸中的作用；通过动物干预实验的结果，了解了TDO和IDO的小分子抑制剂在白血病预防及治疗中的作用。本研究的顺利实施，不仅为探讨白血病的发病机制及白血病防治提供新的思路和新的分子靶点，也为将来应用针对TDO和IDO的小分子化合物的靶向性治疗提供重要的指导意义。