急性髓系白血病干细胞的研究现况与临床应用

· 466· CHINESE JOURNAL OF PRACTICAL INTERNAL MEDICINE Mar 2007 V0L 27 No．6 急性髓系白血病干细胞的研究现况与临床应用 李 园，胡亮钉，陈 虎 J 【关键词】 白血病；干细胞；急性髓系白血病；临床应用 Keywords Leukemia；Stem cell；Acute myeloid leukemia：Clinical application 急性髓系白血病(AML)是失去正常定向分化功能的 非成熟的白血病细胞在体内堆积而产生异常造血的一种克 隆性疾病。AML的年发生率约为1．8／10万人，65岁以上 老年人的发病率已增加到17．2／10万人。启动及维持AML 疾病过程的具有干细胞特性的极少数细胞，被定义为急性 髓系白血病干细胞(AML LSC)。AML LSC像造血干细胞 (HSC)一样从最原始的细胞开始呈克隆性生长，因此被认 为是白血病细胞群永生性的重要原因。虽然发现了许多新 的白血病治疗及药物，但绝大多数的患者仍会死于这 种疾病。AML LSC的发现以及针对它进行的一系列研究 提供了根治AML和防止其复发的可能性，为治愈 AML带 来了新的希望。 1 AML LSC的研究现况 1．1 白血病干细胞(LSC)的起源 目前大多数学者认为， 不断改变的外界环境和(或)内部机体调节的失衡使得 HSC发生异常的遗传学改变，脱离了正常增殖、分化的造血 调控过程的限制，转化成进行恶性克隆的LSC，即LSC可能 是源自HSC水平的突变。这些恶变的HSC能进行非常有 限的分化，但最终受阻于终末分化之前⋯。对于AML(急 性早幼粒细胞白血病除外)来说，不同的AML LSC分裂产 生不同分化受阻的白血病祖细胞，从而表现出FAB(法国一 英国一美国协作组)分类的各种AML亚型，并阻止其向淋巴 细胞系等其他系列成熟的造血细胞分化。Hasse等 和 Mehrotra等 发现最早出现异常遗传学改变的AML细胞 群的分子遗传学标志为cD三、cD矗抗原，而该抗原同样存 在于HSC分子中，符合AML LSC起源于HSC水平的理论。 与上述理论相悖的是，部分实验发现，AML中少量cD五细 胞也可在 NOD／SCID小鼠体内重建AML，打破了仅以是否 表达 CD 抗原为依据判定AML亚群是否可体内诱发和维 持AML的传统观点 ；而最近对急性淋巴细胞白血病 作者单位：军事医学科学院附属解放军307医院造血干细胞 移植科，北京 100071 通讯作者：陈虎，E-mail：huliangding@sohu．corn (ALL)的研究指出，LSC同样能起源于获得自我更新能力 的定向祖细胞，为LSC的祖细胞起源学说提供了另一个充 分的证据 。 1．2 AML LSC的存在证据 AML研究中一个基本问是 鉴定这些维持白血病恶性克隆生长的AML LSC。克隆追 踪技术发现，AML LSC由不同层次的具有不同的自我更新 潜能的LSC群组成。Lapidot等 首先将在人类AML患者 体内中发现的一个与HSC表型类似的白血病细胞亚群植 入 NOD／SCID小鼠体内，能启动和维持小鼠体内AML的白 血病克隆的生长，定义为“SCID鼠人类白血病启动细胞”即 SL—ic(SCID leukemia initiating cel1)。局限稀释法表明，白 血病启动细胞的含量为0．25％～1．O0％ 。sL—Ic与 HSC 类似，能在AML患者体内以cD三、cD五细胞形式被鉴定和 纯化出来，且在多个移植实验中被证实是具有自我更新能 力的惟一的细胞群。接种 sL—Ic后的NOD／SCID小鼠体内 产生的新AML细胞中，约2％的细胞仍保持 cD三、cD 特 性，sL—Ic至少扩增30倍，证明了sL—Ic的自我更新能力； 而该小鼠体内所生成的大部分 AML细胞都成为具有系特 异性的cD三、CD3s、cD 细胞，说明sL—Ic具有一定的向下 游细胞分化的能力(符合干细胞自我更新及定向分化等特 点)，这证明能产生新肿瘤细胞的sL—Ic是LSC的组成部 分，也就是人类能够获得的构成 AML LSC群 的最早期的 LSC群 ，包括短期 SL—ICs(ST SL—ICs)和长期 SL—ICs(LT SL— ICs)，为 AML LSC的存在提供了决定性的证据 。 1．3 AML LSC的细胞表型研究 尽管 FAB定义的 AML 各亚型的恶性细胞具有显著不同的临床特点，但来自上述 各亚型的AML(如 M0、M1、M2、M4、M5等)表现出非常同 一 的细胞表型特点。体外培养鉴定实验和NOD／SCID小鼠 移植实验发现，AML LSC具有如下表型：cD三、cD五、CD7]、 HLA—DR一、cD 、cD ，、cD 。上述分子表面标记中有 几种和 HSC是相同的，如 CD34、CD CD，。、HLA—DR，这暗 示了 HSC和LSC具有某种程度的生物共同点，并注定 HSC 要为LSC的产生作出“贡献”。这些“生物共同点”保护了 白血病发生的过程不被机体破坏。其中AML LSC较为特 异的细胞表型是 CD∞、CD。。，和CD ，抗原，后者是IL一3受体 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国实用内科杂志2007年3月 第27卷 第6期 仅链o 1．4 AML LSC细胞周期的研究 Terpstra等 的实验证 实，应用细胞周期激活药物5一氟尿嘧啶(5-FU)不能有效清 除移植到 SCID小鼠体内的原始AML LSC。Guzman等“ 使用流式细胞仪检测原始AML细胞群发现，处于原始阶段 的 LSC，95％以上停滞于 GO期。虽然恶性 AML细胞可能 在体内快速增殖，但具有白血病启动作用的AML LSC绝大 部分是静止不动的。这种增殖与静止的不同展示了 LSC 与成熟的白血病恶性细胞的显著区别，并至少提出一个理 由解释了为什么AML患者通常在使用细胞周期激活药物 后复发。 1．5 AML LSC调控因子的研究 AML LSC在异常增殖和 分化的过程中产生的原始细胞及子代细胞具有不可控制的 异常活跃的增殖能力，这些子代细胞大多阻滞在细胞分化 的早期阶段并大量替代骨髓中的正常造血细胞，导致了骨 髓无效造血和(或)白血病 的发生。这个过程与 AML LSC 极其复杂的分子调控机制密切相关。当AML LSC分裂时， 它面临着3种选择：死亡、定向分化、自我维持。AML LSC 的调控因子随机调控其分裂后3种选择的决定权。事实 上，最后的一种选择是 AML LSC区别于其他 AML细胞的 主要特点。一方面，造血过程中几种调控因子或信号转导 通路的激活 (包 括 wnt、HoxB4、Bmi～、NF—KB 、FLT3和 STATSA家族成员等)是诱导 HSC进行自我更新的关键。 失调的writ信号通路在白血病和AML LSC的生物学中起 重要作用；过表达的HoxB4因子是第1个诱导HSC大量扩 增的转录因子；Bmi 是 Pc．G家族的成员，它能诱导 AML LSC的产生；NF—KB因子以激活形式表达于原始AML细胞 中，它与抗凋亡功能紧密相关；AML LSC中FLT3持续性激 活更是一个常见现象，而它的持续激活与 AML LSC中NF— KB因子的激活可能相关；STATSA通路的激活同样存在于 AML LSC的 自我更新过程中。另一方面，cD ／cD矗的 AML原始细胞明显上调两种肿瘤抑制基因[干扰素调控因 子(IRF．1)和死亡相关蛋白激酶(DAPK)]的表达，这表明， 肿瘤抑制基因的表达可能与限制AML LSC的生长有关，至 少限制AML LSC向晚期成熟的状态分化。 2 AML LSC的临床应用 2．1 早期诊断 目前，临床明确诊断 AML的条件是要求 形态异常的AML细胞达到30％以上，这从病程上讲已经 不是早期诊断了，如果能利用抗体选择方法识别出更特异 的AML LSC表面抗原，则能在 AML形态学特点尚未出现 之前的发病初期的分子水平上明确LSC的分子遗传学标 记，实现AML更早期的诊断。 2．2 微小残留病的检测 目前，白血病的临床治疗已经取 得了很大的成功，但困扰临床医生的一个尚不能完全解决 的问题就是白血病的复发。近l0年来的研究认为，患者体 内微小残留病(MRD)产生的关键与AML LSC处于细胞周 期的GO期而不易被清除的特点密切相关。在当前的研究 · 467· 中，AML LSC更加特异的免疫分型、调控因子及信号转导 通路等研究结果的相继出现结合针对 MRD检测的RT— PCR等检测技术的 日益发展，能对 MRD更早期检测提供 有力的支持。 2．3 靶向治疗 (1)利用细胞特异性表型：CD。∞是一个非 常有研究潜力的靶抗原，通过对细胞膜的研究显示，与 CD。∞抗体与 CD。∞抗原结合内化作用很弱，故不适合将 CD，∞抗体与耦联后的毒素带入细胞内杀伤细胞，而适合将 CD。∞抗体与同位素耦联进行靶向治疗；另一个研究热点抗 体是CD 单抗，它是治疗 AML的一种特异性抗体，偶联上 药物(例如卡奇霉素)的CD，，单抗可以被 AML LSC等靶细 胞胞饮，然后卡奇霉素从耦联物上水解游离，与DNA结合， 使其双螺旋断裂，导致细胞死亡，同时HSC不受药物治疗 的影响。(2)利用AML LSC中调控因子和(或)信号转导 通路的独特反应：AML LSC群中NF-KB因子的表达提示， 抑制 NF．KB因子可能是一个选择性杀伤AML LSC的有效 的治疗策略。蛋白激酶阻滞剂 MG一132的应用是支持这种 理论的直接证据。原始 AML细胞经 MG-132处理 12 h可 以快速下调 NF—KB因子表达并使 AML LSC凋亡，减弱了 AML LSC群在NOD／SCID中的再植能力，而同样方法处理 正常脐带血 HSC却没有损伤这种再植能力，说明MG一132 无法诱导正常 HSC细胞凋亡 ⋯。(3)利用 AML LSC与 HSC之间的区别：HSC敲除掉 Pten基因后可以导致以 AML LSC为标记的白血病的发生。针对这一点，可以将药物治 疗的目标放在 Pten基因造成的两种干细胞代谢途径的不 同上。目前，国外正在研究使用雷帕霉素治疗小鼠白血病， 发现敲除Pten基因的小鼠立即给予雷帕霉素就不会发展 成白血病，而已患白血病的小鼠在给予雷帕霉素后能延长 生命。这个研究结果目前虽然还不能应用于临床，但其重 要性在于它提示AML LSC可能比HSC具有对药物清除更 为敏感的特点。(4)反义技术的靶基因治疗：是指反义寡 核苷酸对特定基因的表达抑制或封闭。反义寡核苷酸是人 工合成的l5～30个碱基的 DNA或 RNA序列。AML LSC 中的融合基因、点突变基因、扩增基因等均可以成为反义技 术的靶点。目前已发现，AML LSC中研究比较成熟的 AML1／ETO融合基因的蛋白产物可能与白血病的发生密切 相关。通过设计一种与融合基因连接位点序列互补的反义 寡核苷酸的方法，就能特异阻止融合基因的表达而不影响 正常细胞，这是目前比较先进的白血病治疗技术。 2．4 实体瘤的治疗 AML LSC的研究成果提示，实体瘤 中可能也存在肿瘤干细胞(CSC)，并已在许多实体瘤中鉴 定出来，如乳腺癌、脑肿瘤等。在这些得到证实的实体瘤 中，细胞分选技术已经分选出了类似于AML LSC的占极小 比例的CSC，它们同样能在动物实验受体体内复制出实体 瘤，而其余的大部分肿瘤细胞没有这种肿瘤启动功能。如 同AML一样，实体瘤来源于CSC的理论也已经成功地建 立起来，CSC成为所有肿瘤发展过程的最原始的细胞，而清 除体内CSC的研究也成为实体瘤临床研究的重要。 维普资讯 http://www.cqvip.com CHINESE JOURNAL OF PRACTICAL INTERNAL MEDICINE Mar 2007 Vo1．27 No．6 AML LSC的发现扩展了实体瘤发病机制研究的新思路。 3 结语 AML是一种典型的干(祖)细胞起源的疾病。在 白血 病进展到典型的临床症状之前，AML LSC为人们提供了了 解发病早期事件的机会，为寻求了解 AML的发病机制和复 发原理提供了更大的可能性。但目前人们对 AML LSC的 特性尚未透彻理解，还面临许多难以解决的实际问题，如怎 样才能从 G0期激活大部分或全部 AML LSC，使得它可以 进入正常细胞周期，从而达到简单药物或放射治疗对其顺 利清除的目的；各种调控因子中哪种或哪几种更能起到决 定AML LSC“生死”的作用，以便可以更加针对性的发展以 这些决定因子为基础的药物；AML LSC的动物实验怎样才 能完全重现人体 AML的疾病过程等。我们相信，随着免疫 学、细胞生物学、分子生物学及其他相关学科和技术的发 展，人类最终可以彻底攻克这些难题，治愈 AML。 参考文献 [1]Dash A，GiUiland DG．Molecular genetics of acute myeloid leukae· mia[J]．Best Pract Res Clin Haematol，2001，14：49—64． [2】Hasse D，Feuring BM，Konemann S，et a1．Evidence for malignant transformation in acute myeloid leukemia at the level of early hem— atopoiefic stem cells by cytogenetic analysis of cD subpopula— tions『J]．Blood，1995，86：2906—2912． [3]Mehrotra B，George TI，Kavanau K，et a1．Cytogenetically aberrant cells in the stem cell compartment(cD Lin一)in acute myeloid leukemia[J]．Blood，1995，86：1139—1147． [4]TerpstraW，PrinsA，PloemacherRE，et a1．Longtermleukemia—in— itiating capability of a CD五subpopulation of acute myeloid leuke- 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第5届全国心血管病药物治疗与无创检查最新进展 研讨会(第5届北方长城会)第一轮会议 由中国医师协会心血管内科医师分会、中华医学会杂志社、中国实用内科杂志编辑部、北京大学人民医院、中国医科大 学附属盛京医院共同主办的全国心血管药物治疗与无创检查最新进展研讨会(第5届北方长城会)将于2007年 5月25— 27日在辽宁省沈阳市中国医科大学附属盛京医院召开。第5届北方长城会主要内容为对心血管药物治疗的专家共识和 指南的临床应用讲座及近一年来对其进展的分析。本届会议召开之际适逢大会创办5周年，组委会将举办北方长城会创 办5周年庆典。同时，每名正式参会代表将得到《心血管病药物治疗与无创检查最新进展》专著一本。该由国内多名心 血管病各领域著名专家撰写，并汇集了心血管病药物治疗专家共识与最新指南以及心血管病无创检查的最新进展。另外， 本届会议征集心血管病领域的论文，会议拟不出版论文集，但对优秀论文进行评选。评选的优秀论文将发表在《中国实用 内科杂志》及《实用药物与临床》上。参会者可获得国家级继续教育 I类学分，欢迎广大医生参加会议。有意参会者可将 回执寄至：辽宁省沈阳市和平区三好街36号，中国医科大学附属盛京医院(邮编：110004)。联系人：马淑梅、邹德玲、孙兆 青、杨川。电话：024—83955271、024—83955219。电子邮件：sunyx@cmu2h．con或 sunzhaoqing@vip．163．con。会议时间： 2007年5月25—27日；会议地点：中国医科大学附属盛京医院综合服务楼三楼多功能厅。会务费：400元／人(含会议期间 餐费，提前寄预定金100元者免 100元会务费)；宿费：60—120元／(人 ·宿)。 中国医师协会心血管内科医师分会 中华医学会杂志社 中国实用内科杂志 北京大学人民医院 中国医科大学附属盛京医院 维普资讯 http://www.cqvip.com