治療白血病干細胞的最新研究進展

　　白血病是一類造血干細胞惡性克隆性疾病。克隆性白血病細胞因為增殖失控、分化障礙、凋亡受阻等機制在骨髓和其他造血組織中大量增殖累積，并浸潤其他組織和器官，同時正常造血受抑制。臨床可見不同程度的貧血、出血、感染發熱以及肝、脾、淋巴結腫大和骨骼疼痛。據報道，我國各地區白血病的發病率在各種腫瘤中占第六位。

　　按起病的緩急可分為急、慢性白血病。急性白血病細胞分化停滯在早期階段，以原始及早幼細胞為主，疾病發展迅速，病程數月。慢性白血病細胞分化較好，以幼稚或成熟細胞為主，發展緩慢，病程數年。

　　在過去15年多以來，越來越多的科學家發現不同類型的白血病中存在白血病干細胞，而且發現白血病干細胞是白血病發作和難以治療的根源。基于此，針對白血病干細胞的最新研究進展進行一番詳細盤點，希望有助于大家。

　　1.Cell Stem Cell：揭示維持白血病干細胞新機制！有望徹底打擊癌干細胞

　　doi:10.1016/j.stem.2019.02.018

　　大多數慢性粒細胞白血病患者可以用酪氨酸激酶抑制劑治療。這些藥物非常有效，可以產生深度緩解并延長生存。然而，這些患者體內仍存在靜息的白血病干細胞，因此他們必須繼續使用抑制劑治療以維持緩解。這些“休眠細胞”是在骨髓的微環境中保持靜止的白血病干細胞。骨髓是一種特殊的解剖位置，已知它能維持正常的造血干細胞(所有血細胞的前體)。然而，白血病干細胞在慢性髓性白血病中的維持作用尚不清楚。

　　在發表在《Cell Stem Cell》雜志上的一項研究中，美國阿拉巴馬大學伯明翰分校(University of Alabama at Birmingham)的Ravi Bhatia博士及其同事與蘇黎世大學(University of Zurich)和大阪大學(Osaka University)的合作者描述了特定骨髓細胞特異性表達的一種特殊細胞因子如何控制這些耐治療白血病干細胞的靜息。這個趨化因子為CXCL12，表達趨化因子的骨髓細胞為間充質間質細胞。此前已知間充質間質細胞有助于維持正常的干細胞。

圖片來源：Cell Stem Cell

　　CXCL12在骨髓中表達，控制造血干細胞的維持。已知骨髓中有四種細胞大量產生CXCL12。在小鼠實驗中，Bhatia和他的同事使分別每種細胞產生CXCL12的基因缺失，然后研究每種缺失如何影響白血病干細胞的調控。他們發現，從間充質基質細胞中刪除CXCL12，而不從其他三種表達CXCL12的骨髓微環境細胞類型中刪除CXCL12，會促進白血病的發展，降低小鼠的存活率。這些結果與慢性骨髓性白血病干細胞的細胞周期增加和擴增有關。然而，循環白血病干細胞對酪氨酸激酶治療變得敏感，導致它們的消除增加。

　　骨髓成像研究顯示，重組的基質細胞在骨髓的離散區域與白血病干細胞共同定位。當CXCL12缺失時，這些間充質基質細胞和白血病干細胞的共定位區域消失了，這進一步支持了CXCL12表達在維持白血病干細胞龕位中的重要性。

　　Bhatia說:“這些結果表明，表達CXCL12的間充質基質細胞作為特定的調控區域發揮作用，在骨髓中維持靜止、耐治療的白血病干細胞。”與間充質基質細胞相比，骨髓微環境內皮細胞CXCL12表達的缺失導致慢性骨髓性白血病干細胞數量減少，延長了小鼠的存活率。

　　2.Cancer Cell：白血病復發的根源并不在于白血病干細胞而在于白血病再生細胞

　　doi:10.1016/j.ccell.2018.08.007

　　長期以來，癌癥研究人員一直認為急性髓性白血病（AML）的復發是由于一群處于休眠狀態并且可能免受靶向分裂細胞的化療影響的白血病干細胞（LSC）。然而，在一項新的研究中，加拿大麥克馬斯特大學的Mickie Bhatia及其同事們分析了患者樣本中的癌細胞群體以及從移植到小鼠體內的AML白血病細胞中獲得的癌細胞群體，結果發現白血病干細胞在化療期間消失殆盡。相關研究結果近期發表在Cancer Cell期刊上，論文標題為“Identification of Chemotherapy-Induced Leukemic-Regenerating Cells Reveals a Transient Vulnerability of Human AML Recurrence”。

　　Bhatia團隊在化療后的多個時間點對患者的骨髓細胞進行采樣，與此同時對利用患者的腫瘤培養出的異種移植物也進行采樣。在這兩類樣本中，他們鑒定了一小部分稱為白血病再生細胞（leukemic regenerating cell, LRC）的細胞在基因表達譜上與白血病干細胞存在著顯著的不同。Bhatia說，“這些白血病再生細胞實際上是化療反應的產物。”白血病再生細胞僅短暫存在，而且它們的數量隨著白血病復發而下降。這些白血病再生細胞的一個顯著特征是表達幾種G蛋白偶聯受體（GPCR）。他們發現抑制白血病再生細胞中特定GPCR基因的表達可阻止接受化療治療的小鼠出現癌癥復發。

　　3.Nat Med和Cancer Cell兩項研究揭示抑制氨基酸代謝可選擇性殺死白血病干細胞

　　doi:10.1016/j.ccell.2018.10.005； doi:10.1038/s41591-018-0233-1

　　人體的大多數細胞降解葡萄糖來釋放能量。有時，它們降解脂肪，而且在緊要關頭時，它們甚至能夠代謝蛋白。癌細胞有點不同。首先，大多數癌細胞仍然依賴于葡萄糖，但從“細胞呼吸（cellular respiration）”（需要氧氣）切換為“糖酵解（glycolysis）”（當有或沒有氧氣時都會發生）。

　　在一項新的研究中，來自美國科羅拉多大學癌癥中心的研究人員發現癌癥干細胞（cancer stem cell）采取第三種方法：它們堅持細胞呼吸，但從代謝葡萄糖切換為代謝蛋白，或者更準確地說，代謝氨基酸，即蛋白的構成單元（building block）。這一代謝差異是一個致命弱點，可讓人們靶向癌癥干細胞同時又不傷害健康細胞。經證實這種方法在針對急性骨髓性白血病（acute myeloid leukemia, AML）的臨床試驗中是有效的，而且有望治療包括乳腺癌、胰腺癌和肝癌在內的其他癌癥。相關研究結果發表在2018年11月12日的Cancer Cell期刊上，論文標題為“Inhibition of Amino Acid Metabolism Selectively Targets Human Leukemia Stem Cells”。論文通訊作者為科羅拉多大學癌癥中心研究員Craig Jordan博士。

　　在AML中，人們能夠利用化療和放療等療法殺死大多數癌細胞，但是一小群癌癥干細胞能夠抵抗這些療法，從中存活下來，從而在隨后導致癌癥復發。因此，人們有必要開發出一種方法來特異性地靶向這些癌癥干細胞。在20多年的靶向癌癥干細胞的研究中，Jordan及其團隊不僅更多地了解這些癌癥干細胞，而且可能導致人們開發出可能改變AML和其他癌癥標準治療的方法。

　　此外，在Jordan團隊開展的一項臨床研究中，通過利用白血病干細胞（一種癌癥干細胞）的這種致命弱點，讓不適合接受骨髓移植治療的AML患者接受藥物維奈托克（venetoclax）和阿扎胞苷（azacitidine）聯合治療，其中維奈托克是一種BCL-2抑制劑，阻斷細胞攝取氨基酸的能力；阿扎胞苷是胞苷的核苷類似物，通過捕獲DNA甲基轉移酶，特異性抑制DNA甲基化。臨床試驗結果表明這種聯合治療導致病情深度地和持續地緩解，優于現有的常規療法。相關研究結果于2018年11月12日在線發表在Nature Medicine期刊上，論文標題為“Venetoclax with azacitidine disrupts energy metabolism and targets leukemia stem cells in patients with acute myeloid leukemia”。

　　4.JCI：新研究發現NOTCH1/CD44信號軸可促進T細胞白血病

　　doi:10.1172/JCI92981

　　T細胞急性淋巴細胞白血病（T-ALL）是一種惡性血液癌癥，骨髓中浸潤著未成熟的T淋巴細胞。T-ALL的一個常見起因就是胸腺部位控制T細胞發育的信號途徑發生失調，比如NOTCH1信號途徑。NOTCH1是T細胞急性淋白細胞白血病中的一個重要信號通路，但是促進T-ALL病理過程的關鍵NOTCH1下游信號和靶基因還無法在病人體內得到分析，因此也無法對該信號途徑進行很好的了解。而靶向導致細胞惡性轉化的病變部位以及白血病干細胞活性是對抗T-ALL很有希望的治療靶點。

　　為了全面了解NOTCH1信號途徑在人T-ALL疾病中的下游信號和靶基因，來自西班牙的科學家構建了一個動物模型用來探索上述問題。相關研究結果發表在國際學術期刊JCI上。

　　在這項研究中，研究人員利用異常表達具有活性的NTOCH1的人類造血干細胞在免疫缺陷小鼠體內構建了一個人T-ALL體內模型，該模型能夠很好地模擬T-ALL在病人體內的表型。這個T-ALL模型幫助研究人員發現了CD44是NOTCH1的一個直接轉錄調控靶基因，并且CD44的過表達是傾向發生白血病惡變的細胞的早期標志，這些細胞會定位在骨髓中，并最終發展成T-ALL并潛入淋巴器官和腦。

　　值得注意的是，CD44能夠支持這些細胞在骨髓微環境的相互作用，這一點對于人T-ALL小鼠模型的白血病干細胞活性和疾病進展都至關重要，同時也證明了NOTCH1/CD44信號軸在T-ALL病理發展過程中的重要性。除此之外，研究人員還對移植小鼠模型進行了抗CD44抗體治療并觀察到治療效果，這些都表明該分子或可成為阻止T-ALL復發的新治療靶點。

　　5.Cell Rep：華人學者發現治療髓系白血病的潛在新藥

　　doi:10.1016/j.celrep.2017.12.055

　　急性髓系白血病干細胞中存在經典NF-kB信號途徑的持續激活，這對于維持白血病干細胞的自我更新有重要作用。但是NF-kB的非經典信號途徑在AML中的潛在作用還不清楚。

　　在一項發表在國際學術期刊Cell Reports上的研究中，華人科學家Chen Zhao等人報道，NF-kB誘導激酶（NIK）能夠抑制AML。從機制上來說，NIK的穩定表達能夠激活NF-kB非經典信號，抑制經典信號途徑。除此之外，NIK誘導的NF-kB非經典信號途徑可以上調Dnmt3a，下調Mef2c，這兩個因子分別可以抑制和促進AML發育。

　　在這項研究中，研究人員還利用基因表達譜數據庫Connectivity Map對NIK穩定表達以后，白血病干細胞內上調和下調的基因進行了分析，他們發現verteporfin這種用于治療眼部疾病的藥物具有抗AML的效果，表明對verteporfin進行重定向用以靶向髓系白血病值得進行更進一步的臨床檢測。總得來說這些結果為開發穩定NIK的小分子提供了合理的機制解釋。

　　6.Cell Stem Cell：前列腺素E可抑制白血病干細胞

　　doi:10.1016/j.stem.2017.08.001

　　在一項針對小鼠的研究中，來自美國愛荷華大學、費城兒童醫院、威爾康乃爾醫學院和中國農業大學的研究人員報道兩種已被批準安全地用于人體的藥物可能能夠改善對慢性髓細胞白血病（chronic myeloid leukemia, CML）的治療。相關研究結果發表在2017年9月7日的Cell Stem Cell期刊上，論文標題為“Prostaglandin E1 and Its Analog Misoprostol Inhibit Human CML Stem Cell Self-Renewal via EP4 Receptor Activation and Repression of AP-1”。論文通信作者為愛荷華大學微生物學與免疫學教授Hai-Hui (Howard) Xue博士和病理學助理教授Chen Zhao博士。

　　CML是一種影響骨髓細胞的血癌。在初始的慢性階段，CML相對容易治療。被稱作酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors, TKI）的藥物通常能夠成功地控制這種癌癥。然而，患者需要在一生當中持續接受這種昂貴的治療。在某些情形下，即便接受這種治療，這種癌癥能夠進展到一種較晚的不再被控制的階段。Xue解釋道，造成這種情況的一個原因是存在兩種類型的腫瘤細胞---占大多數的能夠被TKI藥物殺死的白血病細胞和一小部分抵抗TKI和化療藥物治療的白血病干細胞。

　　接下來，這些研究人員利用一種被稱作聯系圖（connectivity maps）的信息學方法鑒定出能夠再現當這兩種轉錄因子被移除時發生的基因表達模式。這種篩選測試鑒定出一種被稱作前列腺素E（prostaglandin E1, PGE1）的藥物。

　　這些研究人員在CML模式小鼠體內測試了PGE和一種被稱作伊馬替尼（imatinib）的TKI藥物的組合使用。這些小鼠要比對照小鼠活得更長；相比于僅接受伊馬替尼治療的小鼠（都在60天內死亡），30%的接受這種組合治療的小鼠多活80天。

　　這些研究人員還研究了一種不同的CML模式小鼠：將人CML細胞移植到免疫受損的小鼠體內。當這些小鼠沒有接受治療或僅接受伊馬替尼治療時，這些人白血病干細胞會增殖，并且產生相對較大的數量。相比之下，當這些小鼠接受伊馬替尼和PGE1的組合治療時，這些白血病干細胞的數量會極大地減少，而且它們也沒有患上白血病。