王曉桃(綜述)，莫東華(審校)

(桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血液內(nèi)科，廣西桂林 541001)

急性淋巴細(xì)胞白血病干細(xì)胞信號(hào)通路及其靶向治療

王曉桃※(綜述)，莫東華(審校)

(桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血液內(nèi)科，廣西桂林 541001)

急性淋巴細(xì)胞白血病(ALL)患者因不同危險(xiǎn)分層預(yù)后不同，大部分患者因復(fù)發(fā)難治而死亡，其復(fù)發(fā)難治原因之一是體內(nèi)存在白血病干細(xì)胞(LSCs)。ALL干細(xì)胞免疫特征目前不是很明確，LSCs與骨髓微環(huán)境相互作用，介導(dǎo)多條信號(hào)通路(如SCF/c-kit、Notch)等激活導(dǎo)致白血病細(xì)胞增殖、遷移、誘發(fā)耐藥。明確各條信號(hào)通路作用及機(jī)制，靶向干預(yù)信號(hào)通路，可能達(dá)到有效治療某些難治性白血病的目的。

急性淋巴細(xì)胞白血病;白血病干細(xì)胞;信號(hào)通路;靶向治療

急性淋巴細(xì)胞白血病(acute lympho biastic leukemia，ALL)是一組在正常造血發(fā)育過程中造血干/祖系細(xì)胞惡性克隆性異質(zhì)性疾病，化療是其主要的治療手段，但大多數(shù)患者只能獲得短暫緩解，最終因復(fù)發(fā)或耐藥而死亡。其原因是ALL患者體內(nèi)存在著一群比例極少的白血病干細(xì)胞(leukemia stem cells，LSCs)［1］。目前關(guān)于LSCs的研究主要涉及急慢性髓細(xì)胞白血病，而ALL的LSCs研究較少?，F(xiàn)就ALL中LSCs的臨床表征及與骨髓微環(huán)境作用的信號(hào)通路進(jìn)行綜述。

1 ALL中LSCs的特征及標(biāo)志

ALL中的LSCs擁有許多和造血干細(xì)胞(hemopoietic stem cells，HSCs)相似的生物學(xué)特征，如自我更新、多向分化、凋亡和無限增殖能力、處于靜止期、對(duì)凋亡刺激耐受等［2］。這些生物學(xué)特性賦予LSCs很強(qiáng)的生存優(yōu)勢(shì)，能在強(qiáng)烈的化療后存活，導(dǎo)致ALL細(xì)胞耐藥和復(fù)發(fā)。關(guān)于ALL中LSCs的免疫表型標(biāo)記目前仍存在爭(zhēng)議，標(biāo)危B-ALL通常為CD34+/CD19+，少部分為CD34－/CD19+，高危B-ALL免疫表型則復(fù)雜多樣，可為 CD34+、CD34－，也可為 CD19+、CD19－。Kong等［3］證實(shí)高危B-ALL的LSC表型表現(xiàn)為CD34+CD38+CD19+/CD34+CD38－CD19+。相對(duì) B細(xì)胞而言，T-ALL的LSC表型報(bào)道的更少，Cox等［4］在小兒 T-ALL 中證實(shí)其免疫表型為CD34+CD4－和CD34+CD7－，但其樣本較少。ALL的LSC表型多樣，說明其病變?yōu)楫愘|(zhì)性。

2 HSCs的微環(huán)境

LSC發(fā)生凋亡、分化、自我復(fù)制還是處于靜息狀態(tài)，除了自身的改變外，還受到自身所處的微環(huán)境及內(nèi)外細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的影響。LSCs和HSCs依靠造血微環(huán)境進(jìn)行自我更新具有明顯的相似性，均表達(dá)多種生長(zhǎng)因子，如干細(xì)胞生長(zhǎng)因子(stem cell factor，SCF)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)3、IL-6、Fms樣酪氨酸激酶3(Fms sample tyrosine kinase 3，F(xiàn)LT3)配體及黏附分子等，這些細(xì)胞因子組成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)參與多種信號(hào)途徑，如HOX基因、Wnt/b-Catenin信號(hào)通路等，幫助LSCs與細(xì)胞外基質(zhì)相互作用，逃逸化學(xué)藥物治療［5］。在ALL中這些信號(hào)通路發(fā)生過度激活或基因發(fā)生突變，導(dǎo)致白血病難治，研究ALL中的各種信號(hào)通路，可能為ALL的LSC靶向治療帶來希望。

3 ALL中LSC相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及靶向治療

3.1 SCF/c-kit信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 SCF是由骨髓基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的一種重要造血因子，在造血生成中起重要作用［6］。具有誘導(dǎo)早期LSCs、原始造血祖細(xì)胞存活、增殖和分化的功能。SCF受體(SCF-R)是原癌基因c-kit的產(chǎn)物，SCF-R是Ⅲ類酪氨酸激酶家族的一員，這類酪氨酸激酶受體在造血過程中起重要作用。SCF與c-kit結(jié)合后導(dǎo)致受體二聚化，酪氨酸激酶活化，激活多條信號(hào)途徑包括磷脂酰肌醇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］，這些信號(hào)途徑的活化使c-kitR細(xì)胞對(duì)SCF等造血生長(zhǎng)因子的敏感性增高，惡性克隆過度增殖;也可能是c-kit原癌基因突變，導(dǎo)致ALL細(xì)胞自分泌或旁分泌激活SCF/c-kit信號(hào)途徑，促進(jìn)白血病細(xì)胞生長(zhǎng)，誘導(dǎo)耐藥。這對(duì)白血病細(xì)胞的增殖、存活及趨化性等都有重要作用。

抑制SCF/c-kit信號(hào)途徑可作為靶向治療LSCs有效方法，目前通過干預(yù)SCF/c-kit信號(hào)途徑的藥物有：①酪氨酸激酶抑制劑，包括第一代的伊馬替尼和第二代的尼洛替尼，這兩種藥物目前在治療慢性髓細(xì)胞白血病及Ph+的ALL已有循證醫(yī)學(xué)的證據(jù)。②原癌基因c-kit的抑制劑氨基噻吩化合物(螺環(huán)基酰氨基)，該藥已獲國(guó)家專利，可治療各種白血病及其他腫瘤，目前尚未發(fā)現(xiàn)有臨床實(shí)驗(yàn)的證據(jù)。

3.2 Notch信號(hào)通路 Notch信號(hào)通路由Notch受體、Notch配體和CSLDNA結(jié)合蛋白組成，Notch信號(hào)通路在調(diào)控干細(xì)胞增生、分化、凋亡、黏附以及腫瘤血管生成等方面均具有重要作用。有研究表明Notch信號(hào)對(duì)白血病和淋巴瘤的惡性干細(xì)胞有潛在作用［8］。Notch信號(hào)可以增強(qiáng)LSCs自我更新并促進(jìn)T細(xì)胞的分化，導(dǎo)致T-ALL的發(fā)生，約50%的T-ALL患者存在Notch1信號(hào)活化［9］。Notch信號(hào)通路在活化過程中經(jīng)歷3次裂解，第1次裂解后形成Notch受體;第2、3次裂解后，經(jīng)γ-分泌酶復(fù)合物水解，釋放Notch蛋白的活化形式，與CSL蛋白及master-mindlike(MAML)蛋白結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，然后激活下游靶基因轉(zhuǎn)錄［10］。Notch基因突變可增強(qiáng)依賴γ分泌酶的蛋白裂解和誘導(dǎo)不成熟的終止密碼子生成，通過Hes1上調(diào)PI3K，導(dǎo)致造血細(xì)胞惡性增殖。

抑制Notch信號(hào)通路途徑可作為靶向治療LSCs的有效方法，干預(yù)Notch信號(hào)通路的藥物有：①γ分泌酶抑制劑。其已經(jīng)用于臨床T-ALL的治療，γ分泌酶抑制劑可以和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子聯(lián)合，或與PI3K-Akt-哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白途徑的小分子抑制劑聯(lián)合，在活體上表明用γ分泌酶抑制劑和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白抑制劑(如雷帕霉素)聯(lián)合處理T-ALL細(xì)胞，可抑制白血病細(xì)胞的生長(zhǎng)。②Notch1抗體，文獻(xiàn)報(bào)道單獨(dú)作用于某個(gè)Notch受體的抑制劑優(yōu)于Notch受體總抑制劑，Notch1單抗在Notch1誘導(dǎo)發(fā)生的腫瘤中能夠影響該腫瘤細(xì)胞的存活［11］。

3.3 HOX途徑 HOX基因是HSCs增殖分化的主控基因，不僅影響HSCs的數(shù)量，還參與HSCs向紅系、粒系、巨核與淋巴系的分化，可能是白血病發(fā)病的靶基因。研究發(fā)現(xiàn)，含有同源域片段的HOXa1能促進(jìn)HSCs的自我更新，缺乏同源域片段的HOXa12t則促進(jìn)HSCs的分化，這說明HOXa1可能導(dǎo)致致癌潛力［12］。ALL中HOX基因異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患者常出現(xiàn)HOX基因過度表達(dá)。HOX蛋白與DNA結(jié)合后，在某些特殊因子的協(xié)同下發(fā)揮其調(diào)控轉(zhuǎn)錄作用，其具體的作用機(jī)制及上下游的信號(hào)分子還不是很清楚。

關(guān)于干擾HOX基因譜而靶向治療ALL的措施主要為糖原合成酶激酶3α和β抑制劑，在鼠動(dòng)物模型中已證實(shí)它通過抑制周期依賴激酶p27［13］，干擾MLL基因重排，達(dá)到治療白血病的效應(yīng)。如TDZD-8(糖原合成酶激酶3β的一種抑制劑)最近已被證實(shí)對(duì)LSCs/祖細(xì)胞有拮抗作用，而對(duì)正常的HSCs影響較少。

3.4 Wnt途徑 Wnt途徑包括3條細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路：①Wnt經(jīng)典信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，即wnt/β-catenin信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。②Wnt-Ca2+途徑。③JNK信號(hào)途徑。Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑對(duì)正常胚胎發(fā)育、維持多種干細(xì)胞的穩(wěn)定增殖起著重要作用，已在胚胎干細(xì)胞、HSC等干細(xì)胞內(nèi)觀察到該信號(hào)通路具有維持干細(xì)胞自我更新及抑制其分化的作用。

有報(bào)道ALL B祖細(xì)胞表達(dá)Wnt分泌蛋白及通路的受體蛋白，用Wnt-3a重組蛋白激活Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑后，白血病細(xì)胞的增殖能力增強(qiáng)，細(xì)胞的抗凋亡能力及在無血清培養(yǎng)液中腫瘤球的能力增強(qiáng)［14］，Wnt-3a可以增強(qiáng)LSCs的自我更新能力，在某些AML和T-ALL細(xì)胞系中，Wnt-3a不是促進(jìn)整個(gè)細(xì)胞群的增殖，而是促進(jìn)LSCs或祖細(xì)胞的自我更新。盡管在不同的白血病亞型中，Wnt通路發(fā)揮了不同的作用，但其對(duì)LSCs特性的維持作用是肯定的。

Wnt信號(hào)被激活后，細(xì)胞質(zhì)中的Dsihevende蛋白使糖原合成酶激酶3β磷酸化，轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)，從而形成T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子復(fù)合體，轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)，特異地啟動(dòng)、激活下游靶基因轉(zhuǎn)錄，如 myc、c-mby、CyclinD、CD44、基質(zhì)金屬蛋白酶 7、IL-8［15］。因此，糖原合成酶激酶3β抑制劑可抑制活化的Wnt信號(hào)，從而靶向治療ALL。

3.5 PTEN途徑 PTEN是一個(gè)具有磷酸酶活性的抑癌基因，有研究報(bào)道PTEN缺失和突變與多種惡性腫瘤(如ALL)密切相關(guān)，PTEN功能的缺失可能通過轉(zhuǎn)錄沉默或蛋白不穩(wěn)定而發(fā)生。當(dāng)缺失發(fā)生時(shí)，HSCs進(jìn)入細(xì)胞周期導(dǎo)致數(shù)量增加，鼠動(dòng)物模型中的白血病增加。其機(jī)制可能與PI3K-Akt信號(hào)通路相關(guān)，PTEN缺失和突變使PI3K活化過程中通過正常信號(hào)對(duì)p85/p110復(fù)合物的負(fù)調(diào)節(jié)作用被解除，從而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，形成信號(hào)級(jí)聯(lián)復(fù)合物，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、存活和遷移等［15］。研究報(bào)道，用雷帕霉素抑制PI3K-Akt-FOXO信號(hào)通路，不僅保留了PTEN-HSC的細(xì)胞周期特征、數(shù)量及功能，而且阻止白血病細(xì)胞的發(fā)展。因此，阻止PI3K-Akt信號(hào)通路的抑制劑，如雷帕霉素可作為治療PTEN的ALL的靶向治療。

3.6 FLT3-TKD途徑 FLT3是Ⅲ型受體酪氨酸激酶家族中的一個(gè)成員，在骨髓中僅表達(dá)于造血干/祖細(xì)胞。當(dāng)FLT3基因發(fā)生突變，可能破壞正常血細(xì)胞的增殖分化與凋亡，導(dǎo)致白血病發(fā)生。現(xiàn)報(bào)道涉及FLT3基因突變包括受體激酶活性結(jié)構(gòu)的內(nèi)部串聯(lián)重復(fù)突變。在ALL中目前發(fā)現(xiàn)伴有FLT3突變的ALL患者主要為嬰幼兒，常見的類型有MLL基因重排，另一種伴有超二倍體，其檢出率分別是 18.2%和15%［16］。當(dāng)FLT3基因突變后，導(dǎo)致無配體情況下受體自身磷酸化，阻止細(xì)胞凋亡。已有報(bào)道通過抑制FLT3-TKD途徑來靶向治療急性白血病，如在ALL的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)FLT3抑制劑PKC412對(duì)ALL的LSCs有明顯抑制作用。

3.7 Jak基因突變 Jak為非受體酪氨酸蛋白激酶，可以激活多種底物，包括其他 Jak、受體組分及STAT，在造血干/祖細(xì)胞及多系成熟的細(xì)胞發(fā)育中參與許多重要的信號(hào)通路，如 STAT、Ras-Raf和 PI3K等，STAT5介導(dǎo)的信號(hào)通路在HSC的自我更新中起重要作用［17］。Jak目前有4種家族成員：Jakl、Jak2、Jak3和TykZ，其中Jakl、Jak2突變?cè)贏LL中發(fā)生率較高，在BCR/ABL融合基因陽性的ALL中發(fā)現(xiàn)Jakl、Jak2和STATs的持續(xù)活化。其機(jī)制可能是ALL的t(9;12)易位致 STATl、3、5 活化，細(xì)胞增殖。因此，可通過Jakl、Jak2、Jak3抑制劑來治療Jak基因突變的ALL患者，如 AG-490(Jakl、Jak2、Jak3 抑制劑)在體外已證實(shí)能抑制白血病細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)其凋亡。還可以用顯性陰性的Jak或STAT基因治療該類型ALL。而這些仍需進(jìn)行臨床試驗(yàn)［18］

3.8 BCR-ABL1和NUP214-ABL1信號(hào)通路 約5%的兒童和20%～30%的成人ALL中存在BCR-ABL1重排，BCR-ABL1編碼的酪氨酸激酶持續(xù)活化導(dǎo)致細(xì)胞增殖，抑制其凋亡。伴有BCR-ABL1重排的ALL患者常提示預(yù)后不良。另外，約5%的T-ALL患者存在 ABL1與核孔蛋白 NUP214重排［6］。NUP214-ABL1融合基因可直接介導(dǎo)某些轉(zhuǎn)錄因子或信號(hào)分子(如 STAT1、SMAD、β-Catenin等)的核漿穿梭過程，而不需要轉(zhuǎn)運(yùn)受體的參與，從而導(dǎo)致白血病發(fā)生。目前針對(duì)該條信號(hào)通路的靶向治療：①主要是酪氨酸激酶抑制劑，但該類藥在Ph+的ALL或存在NUP214-ABL1融合基因的ALL患者并不能明顯改變其預(yù)后。②蛋白磷酸酶2A(protein phosphotase 2A，PP2A)是一種多功能性酶，有研究報(bào)道PP2A能抑制通路的各個(gè)階段，不同形式的PP2A都能起到去磷酸化作用，無論是對(duì)于上游的蛋白質(zhì)還是直接作用到ERK上，甚至有報(bào)道指出PP2A可以直接去磷酸化Raf和Ras［18］，從而達(dá)到抗白血病的效應(yīng)。

4 結(jié)語

ALL患者是一種異質(zhì)性惡性腫瘤，在成年人及兒童患者中無論分子生物學(xué)還是臨床行為都存在明顯不同。研究ALL的HSC目前仍處于初期階段，是隨著科技的發(fā)展，可能會(huì)對(duì)該類HSC的生物學(xué)特征及特異性標(biāo)志越來越清晰，明確不同的ALL患者何種信號(hào)通路占優(yōu)勢(shì)，有選擇性地選擇信號(hào)通路抑制劑或特異性LSC拮抗劑，達(dá)到靶向治療ALL患者，為ALL患者長(zhǎng)期存活提供方向。

［1］Hope KJ，Jin L，Dick JE.Acute myeloid leukemia originates from a hierarchy of leukemic stem cell classes that differ in self-renewal capacity［J］.Nat Immunol，2004，5(7)：738-743.

［2］Chumsri S，Matsui W，Burger AM.Therapeutic implications of leukemic stem cell pathways［J］.Clin Cancer Res，2007，13(22 Pt 1)：6549-6554.

［3］Kong Y，Yoshida S，Saito Y，et al.CD34+CD38+CD19+as well as CD34+CD38－CD19+cells are leukemia-initiating cells with self-renewal capacity in human B-precursor ALL［J］.Leukemia，2008，22(6)：1207-1213.

［4］Cox CV，Evely RS，Oakhill A，et al.Characterization of acute lymphoblastic leukemia progenitor cells［J］.Blood，2004，104(9)：2919-2925.

［5］Armstrong SA，Look AT.Molecular genetics of acute lymphoblastic leukemia［J］.J Clin Oncol，2005，23(26)：6306-6315.

［6］Kent D，Copley M，Benz C，et al.Regulation of hematopoietic stem cells by the steel factor/KIT signaling pathway［J］.Clin Cancer Res，2008，14(7)：1926-1930.

［7］Hassan HT.c-Kit expression in human normal and malignant stem cells prognostic and therapeutic implications［J］.Leuk Res，2009，33(1)：5-10.

［8］Jundt F，Schwarzer R，Drken B，et al.notchsignaling in leukemias and lymphomas［J］.Curr Mol Med，2008，8(1)：51-59.

［9］Guo D，Ye J，Dai J，et al.Notch-1 regulates Akt signaling pathway and the expression of cell cycle regulatory proteins cyclin D1，CDK2 and p21 in T-ALL cell lines［J］.Leuk Res，2009，33(5)：678-685.

［10］Leong G，Karsan A.Recent insights into the role of notch signaling in tumorigenesis［J］.Blood，2006，107(6)：2223-2233.

［11］Wu Y，Cain-Hom C，Choy L，et al.Therapeutic antibody targeting of individual Notch receptors［J］.Nature，2010，464(7291)：1052-1057.

［12］Fabb SA，Haines G，Dworkin S，et al.Novel roles for the Homeobox gene，HoxA1，and its truncated form，HoxA1-T，in the regulation of hematopoietic stem cell self-renewal［J］.Blood，2004，104(11)：1706-1721.

［13］Wang Z，Smith KS，Murphy M，et al.Glycogen synthase kinase 3 in MLL leukaemia maintenance and targeted therapy［J］.Nature，2008，455(7217)：1205-1209.

［14］Gregory MA，Phang TL，Neviani P，et al.Wnt/Ca2+/NFAT signaling maintains survival of Ph+leukemia cells upon inhibition of Bcr-Abl［J］.Cancer Cell，2010，18(1)：74-87.

［15］Yilmaz OH，Valdez R，Theisen BK，et al.Pten dependence distinguishes haematopoietic stem cells from leukaemia-initiating cells［J］.Nature，2006，441(7092)：475-482.

［16］Knapper S，Burnett AK，Littlewood T，et al.A phase 2 trial of the FLT3 inhibitor lestaurtinib(CEP701)as first-line treatment for older patients with acute myeloid leukemia not considered fit for intensive chemotherapy［J］.Blood，2006，108(10)：3262-3270.

［17］Jeong EG，Kim MS，Nam HK，et al.Somatic mutations of JAK1 and JAK3 in acute leukemias and solid cancers［J］.Clin Cancer Res，2008，14(12)：3716-3721.

［18］Quintás-Cardama A，Tong W，Manshouri T，et al.Activity of tyrosine kinase inhibitors against human NUP214-ABL1-positive T cell malignancies［J］.Leukemia，2008，22(6)：1117-1124.

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

桂林市科技攻關(guān)項(xiàng)目(Z20110119-1-12);廣西衛(wèi)生廳計(jì)劃項(xiàng)目(Z2011200)

2011-12-10

2012-02-22 編輯：伊姍