急性淋巴细胞白血病干细胞信号通路及其靶向治疗

王晓桃(综述)，莫东华(审校)

(桂林医学院附属医院血液内科，广西桂林 541001)

急性淋巴细胞白血病干细胞信号通路及其靶向治疗

王晓桃※(综述)，莫东华(审校)

(桂林医学院附属医院血液内科，广西桂林 541001)

急性淋巴细胞白血病(ALL)患者因不同危险分层预后不同，大部分患者因复发难治而死亡，其复发难治原因之一是体内存在白血病干细胞(LSCs)。ALL干细胞免疫特征目前不是很明确，LSCs与骨髓微环境相互作用，介导多条信号通路(如SCF/c-kit、Notch)等激活导致白血病细胞增殖、迁移、诱发耐药。明确各条信号通路作用及机制，靶向干预信号通路，可能达到有效治疗某些难治性白血病的目的。

急性淋巴细胞白血病;白血病干细胞;信号通路;靶向治疗

急性淋巴细胞白血病(acute lympho biastic leukemia，ALL)是一组在正常造血发育过程中造血干/祖系细胞恶性克隆性异质性疾病，化疗是其主要的治疗手段，但大多数患者只能获得短暂缓解，最终因复发或耐药而死亡。其原因是ALL患者体内存在着一群比例极少的白血病干细胞(leukemia stem cells，LSCs)［1］。目前关于LSCs的研究主要涉及急慢性髓细胞白血病，而ALL的LSCs研究较少。现就ALL中LSCs的临床表征及与骨髓微环境作用的信号通路进行综述。

1 ALL中LSCs的特征及标志

ALL中的LSCs拥有许多和造血干细胞(hemopoietic stem cells，HSCs)相似的生物学特征，如自我更新、多向分化、凋亡和无限增殖能力、处于静止期、对凋亡刺激耐受等［2］。这些生物学特性赋予LSCs很强的生存优势，能在强烈的化疗后存活，导致ALL细胞耐药和复发。关于ALL中LSCs的免疫表型标记目前仍存在争议，标危B-ALL通常为CD34+/CD19+，少部分为CD34－/CD19+，高危B-ALL免疫表型则复杂多样，可为 CD34+、CD34－，也可为 CD19+、CD19－。Kong等［3］证实高危B-ALL的LSC表型表现为CD34+CD38+CD19+/CD34+CD38－CD19+。相对 B细胞而言，T-ALL的LSC表型报道的更少，Cox等［4］在小儿 T-ALL 中证实其免疫表型为CD34+CD4－和CD34+CD7－，但其样本较少。ALL的LSC表型多样，说明其病变为异质性。

2 HSCs的微环境

LSC发生凋亡、分化、自我复制还是处于静息状态，除了自身的改变外，还受到自身所处的微环境及内外细胞因子网络调节的影响。LSCs和HSCs依靠造血微环境进行自我更新具有明显的相似性，均表达多种生长因子，如干细胞生长因子(stem cell factor，SCF)、白细胞介素(interleukin，IL)3、IL-6、Fms样酪氨酸激酶3(Fms sample tyrosine kinase 3，FLT3)配体及黏附分子等，这些细胞因子组成复杂的网络参与多种信号途径，如HOX基因、Wnt/b-Catenin信号通路等，帮助LSCs与细胞外基质相互作用，逃逸化学药物治疗［5］。在ALL中这些信号通路发生过度激活或基因发生突变，导致白血病难治，研究ALL中的各种信号通路，可能为ALL的LSC靶向治疗带来希望。

3 ALL中LSC相关的信号转导及靶向治疗

3.1 SCF/c-kit信号转导通路 SCF是由骨髓基质细胞产生的一种重要造血因子，在造血生成中起重要作用［6］。具有诱导早期LSCs、原始造血祖细胞存活、增殖和分化的功能。SCF受体(SCF-R)是原癌基因c-kit的产物，SCF-R是Ⅲ类酪氨酸激酶家族的一员，这类酪氨酸激酶受体在造血过程中起重要作用。SCF与c-kit结合后导致受体二聚化，酪氨酸激酶活化，激活多条信号途径包括磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶 B(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B，PI3K)、磷酸酶 C-y、Ras、Jak/STAT 等［7］，这些信号途径的活化使c-kitR细胞对SCF等造血生长因子的敏感性增高，恶性克隆过度增殖;也可能是c-kit原癌基因突变，导致ALL细胞自分泌或旁分泌激活SCF/c-kit信号途径，促进白血病细胞生长，诱导耐药。这对白血病细胞的增殖、存活及趋化性等都有重要作用。

抑制SCF/c-kit信号途径可作为靶向治疗LSCs有效方法，目前通过干预SCF/c-kit信号途径的药物有：①酪氨酸激酶抑制剂，包括第一代的伊马替尼和第二代的尼洛替尼，这两种药物目前在治疗慢性髓细胞白血病及Ph+的ALL已有循证医学的证据。②原癌基因c-kit的抑制剂氨基噻吩化合物(螺环基酰氨基)，该药已获国家专利，可治疗各种白血病及其他肿瘤，目前尚未发现有临床实验的证据。

3.2 Notch信号通路 Notch信号通路由Notch受体、Notch配体和CSLDNA结合蛋白组成，Notch信号通路在调控干细胞增生、分化、凋亡、黏附以及肿瘤血管生成等方面均具有重要作用。有研究表明Notch信号对白血病和淋巴瘤的恶性干细胞有潜在作用［8］。Notch信号可以增强LSCs自我更新并促进T细胞的分化，导致T-ALL的发生，约50%的T-ALL患者存在Notch1信号活化［9］。Notch信号通路在活化过程中经历3次裂解，第1次裂解后形成Notch受体;第2、3次裂解后，经γ-分泌酶复合物水解，释放Notch蛋白的活化形式，与CSL蛋白及master-mindlike(MAML)蛋白结合形成转录复合物，然后激活下游靶基因转录［10］。Notch基因突变可增强依赖γ分泌酶的蛋白裂解和诱导不成熟的终止密码子生成，通过Hes1上调PI3K，导致造血细胞恶性增殖。

抑制Notch信号通路途径可作为靶向治疗LSCs的有效方法，干预Notch信号通路的药物有：①γ分泌酶抑制剂。其已经用于临床T-ALL的治疗，γ分泌酶抑制剂可以和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子联合，或与PI3K-Akt-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白途径的小分子抑制剂联合，在活体上表明用γ分泌酶抑制剂和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂(如雷帕霉素)联合处理T-ALL细胞，可抑制白血病细胞的生长。②Notch1抗体，文献报道单独作用于某个Notch受体的抑制剂优于Notch受体总抑制剂，Notch1单抗在Notch1诱导发生的肿瘤中能够影响该肿瘤细胞的存活［11］。

3.3 HOX途径 HOX基因是HSCs增殖分化的主控基因，不仅影响HSCs的数量，还参与HSCs向红系、粒系、巨核与淋巴系的分化，可能是白血病发病的靶基因。研究发现，含有同源域片段的HOXa1能促进HSCs的自我更新，缺乏同源域片段的HOXa12t则促进HSCs的分化，这说明HOXa1可能导致致癌潜力［12］。ALL中HOX基因异常往往伴有其他基因重排，如 MLL(mixed lineage leukemia)、AF4、ENL 和AF9等［5］。伴有CALM-AF10基因重排的T-ALL患者常出现HOX基因过度表达。HOX蛋白与DNA结合后，在某些特殊因子的协同下发挥其调控转录作用，其具体的作用机制及上下游的信号分子还不是很清楚。

关于干扰HOX基因谱而靶向治疗ALL的措施主要为糖原合成酶激酶3α和β抑制剂，在鼠动物模型中已证实它通过抑制周期依赖激酶p27［13］，干扰MLL基因重排，达到治疗白血病的效应。如TDZD-8(糖原合成酶激酶3β的一种抑制剂)最近已被证实对LSCs/祖细胞有拮抗作用，而对正常的HSCs影响较少。

3.4 Wnt途径 Wnt途径包括3条细胞内信号通路：①Wnt经典信号转导途径，即wnt/β-catenin信号转导途径。②Wnt-Ca2+途径。③JNK信号途径。Wnt信号转导途径对正常胚胎发育、维持多种干细胞的稳定增殖起着重要作用，已在胚胎干细胞、HSC等干细胞内观察到该信号通路具有维持干细胞自我更新及抑制其分化的作用。

有报道ALL B祖细胞表达Wnt分泌蛋白及通路的受体蛋白，用Wnt-3a重组蛋白激活Wnt信号转导途径后，白血病细胞的增殖能力增强，细胞的抗凋亡能力及在无血清培养液中肿瘤球的能力增强［14］，Wnt-3a可以增强LSCs的自我更新能力，在某些AML和T-ALL细胞系中，Wnt-3a不是促进整个细胞群的增殖，而是促进LSCs或祖细胞的自我更新。尽管在不同的白血病亚型中，Wnt通路发挥了不同的作用，但其对LSCs特性的维持作用是肯定的。

Wnt信号被激活后，细胞质中的Dsihevende蛋白使糖原合成酶激酶3β磷酸化，转录活性增强，从而形成T细胞因子/淋巴增强因子复合体，转录活性增强，特异地启动、激活下游靶基因转录，如 myc、c-mby、CyclinD、CD44、基质金属蛋白酶 7、IL-8［15］。因此，糖原合成酶激酶3β抑制剂可抑制活化的Wnt信号，从而靶向治疗ALL。

3.5 PTEN途径 PTEN是一个具有磷酸酶活性的抑癌基因，有研究报道PTEN缺失和突变与多种恶性肿瘤(如ALL)密切相关，PTEN功能的缺失可能通过转录沉默或蛋白不稳定而发生。当缺失发生时，HSCs进入细胞周期导致数量增加，鼠动物模型中的白血病增加。其机制可能与PI3K-Akt信号通路相关，PTEN缺失和突变使PI3K活化过程中通过正常信号对p85/p110复合物的负调节作用被解除，从而PI3K 催化3，4-二磷酸磷脂酰肌醇生成3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇，形成信号级联复合物，调节细胞增殖、分化、存活和迁移等［15］。研究报道，用雷帕霉素抑制PI3K-Akt-FOXO信号通路，不仅保留了PTEN-HSC的细胞周期特征、数量及功能，而且阻止白血病细胞的发展。因此，阻止PI3K-Akt信号通路的抑制剂，如雷帕霉素可作为治疗PTEN的ALL的靶向治疗。

3.6 FLT3-TKD途径 FLT3是Ⅲ型受体酪氨酸激酶家族中的一个成员，在骨髓中仅表达于造血干/祖细胞。当FLT3基因发生突变，可能破坏正常血细胞的增殖分化与凋亡，导致白血病发生。现报道涉及FLT3基因突变包括受体激酶活性结构的内部串联重复突变。在ALL中目前发现伴有FLT3突变的ALL患者主要为婴幼儿，常见的类型有MLL基因重排，另一种伴有超二倍体，其检出率分别是 18.2%和15%［16］。当FLT3基因突变后，导致无配体情况下受体自身磷酸化，阻止细胞凋亡。已有报道通过抑制FLT3-TKD途径来靶向治疗急性白血病，如在ALL的动物实验中也证实FLT3抑制剂PKC412对ALL的LSCs有明显抑制作用。

3.7 Jak基因突变 Jak为非受体酪氨酸蛋白激酶，可以激活多种底物，包括其他 Jak、受体组分及STAT，在造血干/祖细胞及多系成熟的细胞发育中参与许多重要的信号通路，如 STAT、Ras-Raf和 PI3K等，STAT5介导的信号通路在HSC的自我更新中起重要作用［17］。Jak目前有4种家族成员：Jakl、Jak2、Jak3和TykZ，其中Jakl、Jak2突变在ALL中发生率较高，在BCR/ABL融合基因阳性的ALL中发现Jakl、Jak2和STATs的持续活化。其机制可能是ALL的t(9;12)易位致 STATl、3、5 活化，细胞增殖。因此，可通过Jakl、Jak2、Jak3抑制剂来治疗Jak基因突变的ALL患者，如 AG-490(Jakl、Jak2、Jak3 抑制剂)在体外已证实能抑制白血病细胞增殖，诱导其凋亡。还可以用显性阴性的Jak或STAT基因治疗该类型ALL。而这些仍需进行临床试验［18］

3.8 BCR-ABL1和NUP214-ABL1信号通路 约5%的儿童和20%～30%的成人ALL中存在BCR-ABL1重排，BCR-ABL1编码的酪氨酸激酶持续活化导致细胞增殖，抑制其凋亡。伴有BCR-ABL1重排的ALL患者常提示预后不良。另外，约5%的T-ALL患者存在 ABL1与核孔蛋白 NUP214重排［6］。NUP214-ABL1融合基因可直接介导某些转录因子或信号分子(如 STAT1、SMAD、β-Catenin等)的核浆穿梭过程，而不需要转运受体的参与，从而导致白血病发生。目前针对该条信号通路的靶向治疗：①主要是酪氨酸激酶抑制剂，但该类药在Ph+的ALL或存在NUP214-ABL1融合基因的ALL患者并不能明显改变其预后。②蛋白磷酸酶2A(protein phosphotase 2A，PP2A)是一种多功能性酶，有研究报道PP2A能抑制通路的各个阶段，不同形式的PP2A都能起到去磷酸化作用，无论是对于上游的蛋白质还是直接作用到ERK上，甚至有报道指出PP2A可以直接去磷酸化Raf和Ras［18］，从而达到抗白血病的效应。

4 结语

ALL患者是一种异质性恶性肿瘤，在成年人及儿童患者中无论分子生物学还是临床行为都存在明显不同。研究ALL的HSC目前仍处于初期阶段，是随着科技的发展，可能会对该类HSC的生物学特征及特异性标志越来越清晰，明确不同的ALL患者何种信号通路占优势，有选择性地选择信号通路抑制剂或特异性LSC拮抗剂，达到靶向治疗ALL患者，为ALL患者长期存活提供方向。

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Targeted Therapy and the Cell Signal Pathways of Stem Cells in Acute Lymphoblastic Leukemia

WANG Xiao-tao，MO Dong-hua.(Department of Hematology，Affiliated Hospital of Guilin Medical College，Guilin541001，China)

The prognosis of acute lymphoblastic leukemia(ALL)is different with different dangerous stages，whilet most of patients with ALL died after recurrence due to the difficult treatment，one reason of which is the existence of the leukemia stem cells(LSCs)in ALL.The immune characteristics of ALL LSCs is not very clear now，LSCs interaction with the bone marrow micro-environment，resulting the signal pathway activation such as SCF/c-kit pathway and Notch pathway，mediates leukemia cells proliferation，migration and induces drug-resistance.Clear signal pathway and targeted intervention on the signal pathway may achieve effect in the treatment of some recurrent ALL.

Acute lympho biastic leukemia;Leukemia stem cell;Signal pathway;Targeted treatment

R33

A

1006-2084(2012)13-1980-03

桂林市科技攻关项目(Z20110119-1-12);广西卫生厅计划项目(Z2011200)

2011-12-10

2012-02-22 编辑：伊姗