白血病干細胞研究進展

余昕航 黨艷輝

(吉化集團公司總醫院放化療科，吉林 吉林 132022)

白血病干細胞(LSC)是白血病細胞中極少數可以在體外廣泛增殖的一群細胞，不但可以自我更新還具有一定的分化潛能，不但有正常干細胞的特征，而且還有一些與正常干細胞相同的細胞標記蛋白。

1 LSC存在的證據

長久以來，人們認為白血病細胞是一個異質性的細胞群，其中包括一小部分未進入細胞周期的處于靜止狀態的細胞。Miyamoto等〔1〕在急性髓系白血病(AML)的研究中發現患者遺傳學異常有染色體的易位，并揭示這種易位始于干細胞。Bonnet等〔2〕發現這類細胞并不帶有成熟細胞的標志物，而是屬于CD34+CD38－群體。AML的不同亞型中均有CD4+CD38－組，把不同亞型的腫瘤細胞引入非肥胖糖尿病/嚴重聯合免疫缺陷(NOD/SCID)小鼠體內又生成與起最初分離的AML亞型相同的白血病。AML病情緩解期患者體內的造血干細胞仍能合成AMLRETO融合蛋白，但AML不復發，體外培養這些干細胞分化正常，其表面標記為CD34+CD38－Thy－，與AML白血病細胞的CD34+CD38－Thy+不同。提示LSC具有與正常干細胞一樣的表面標記，白血病的發生與維持都依賴于它〔3〕。Bonnet等〔2〕的NOD/SCID鼠移植模型，流式細胞等實驗技術均在AML(除M3)、急性淋巴細胞白血病(ALL)和慢性髓細胞白血病(CML)中成功的證明了LSC的存在。

2 LSC的來源

目前比較公認的有三種假說:

2.1 正常肝呈狀細胞(HSC)轉化為LSC 有學者推測，LSC是HSC累計突變的產物。LSC有可能源于最原始的造血干細胞，它更易于惡性生長，自我更新和無限增殖。Passegue等〔4〕發現激活蛋白(AP-1)轉錄因子(JUNB)的遺傳失活能導致骨髓增生，只有HSC中的JUNB失活，鼠才能產生CML，進一步證明白血病原癌基因可以誘導HSC致病。

2.2 定向祖細胞轉化為LSC Passegue等〔5〕發現，從CML急變患者分離純化的粒/巨噬祖細胞(GMP)體外具有自我更新能力。Guzman等〔6〕同樣在觀察小鼠AML模型中用編碼MLLENL易位的逆轉錄病毒載體轉化分離純化的普通骨髓祖細胞(CMP)或者GMP而引起AML。上述兩組研究是否均提示那些短壽的祖細胞在突變后可重新獲得自我更新的潛能，轉化為LSC。

2.3 成熟白血病細胞去分化 這種假說認為相對分化成熟的白血病細胞可以去分化，重新獲得LSC的能力〔7〕。干細胞早期發病機制因來源細胞不同而不同，來源不同的LSC有著完全不同的生物學特性。如果HSC和祖細胞均可誘導轉化為LSC，那么這兩種轉化可能是通過完全不同的兩種途徑:由于祖細胞沒有顯著的自我更新的潛能，則干細胞最初的突變可能主要是提高或者獲得自我更新的能力;而HSC具有自我更新的能力，則它的突變主要是在細胞分化、信號轉導、細胞凋亡中發生。此外LSC源于HSC還是祖細胞也與白血病發病模型相關。人們對髓細胞胞白血病(ML)的特異突變的研究已經確定了不同類型的突變，為特定突變與其他突變如何相互作用引起白血病奠定了理論基礎。然而干細胞或祖細胞不同突變之間相互的影響(有沒有，如何影響)、其他如細胞在生長、分化、凋亡和細胞信號的轉導中的變化還有待于進一步研究。

3 LSC的特點

人們利用研究正常造血干細胞的方法，對LSC的特征有了一定的發現，先已確定了LSC的一些免疫表型:如CD34、CD38、CD71、HLADR－、CD117、CD123+等，后三種抗原 CD90、CD117、CD123+的表達可以將正常干細胞與AML干細胞區分開;而CD34和 CD38則是CML干細胞的主要標志〔8〕。Holyoake等〔8〕通過對細胞周期的研究發現AML和CML的干細胞都包含靜止期的細胞群且大多數處于G0期，這是LSC的另一個特征，即處于相對靜止期，這可能是白血病對臨床常規細胞周期特異性化療藥物不敏感而伏法和耐藥的主要原因。此外，LSC還可以表達ATP結合盒(ABC)，它是一種運載蛋白，可以通過水解ATP獲得能量，逆濃度梯度將化療藥物運出腫瘤細胞外。Zhou等〔9〕的實驗也證實了這一點，他們在小鼠模型中敲除ABC編碼的基因ABCB1、ABCC1和ABCG2，結果發現化療藥物的敏感性增加。

此外，Konopleva等〔10〕研究發現抗調亡基因 BCL-X(10)和BCL-2在處于靜止期的CD34+CD38－的白血病細胞中過度表達，減低白血病細胞BCL-2和BCL-XL的表達可以增加這群細胞對阿糖胞苷的敏感性，實驗提示LSC表達了較高水平的抗凋亡因子，具有較強的DNA修復功能，可耐受凋亡刺激。

4 LSC的治療前景

目前白血病的治療仍以化療為主，隨著靶細胞的治療研究及臨床新藥應用的進展，白血病全身化療的緩解率有了很大的提高，但復發和多耐藥(MDR)的問題仍困擾著我們。LSC的發現和理解使AML和CML的臨床治療有了新的方向。

4.1 抑制運載蛋白的活性，使其減少或不能水解ATP，防止化療藥物排出腫瘤細胞，從而避免LSC耐藥 有趣的是臨床上已有的幾種能抑制ABCB1運轉的藥物如環孢素和PSC833等，當它們聯合細胞毒藥物治療時，結果并不理想〔11〕;而 Ludwig等〔12〕發現NSC73306可以利用P糖蛋白(P-gp)的功能殺滅先天性或獲得性P-gp誘導的MDR細胞，從而消除對MDR基因(MDR1)底物的耐藥。

4.2 針對LSC特異的抗體治療

4.2.1 分子通路 研究發現核轉錄因子(NF-κB)是Flt3的下游分子，在LSC中處于持續活化狀態，具有促進腫瘤細胞生長的作用，但在正常HSC不被活化〔13〕。利用NF-κB抑制劑銀膠菊內酯可誘導AML和CML的LSC發揮細胞毒作用，同時還增加LSC對蒽環類藥物的敏感性〔14〕。分子水平上探索LSC如何發生發展，并找到信號控制的開關，將是白血病治療領域的一個突破，但還有待于進一步研究。

4.2.2 LSC表面分子 利用單克隆抗體、細胞因子與毒素融合技術針對LSC特異的表面抗原在LSC治療領域上將有著廣泛的前景。Aniruddha等〔15〕研究表明在人類CD45RA(B220)和免疫球蛋白重鏈重排(IGDH-JH)是CALM/AF10-陽性的AML區別于正常HSC的一個標志，并且可以被特異的抗體攻擊。不過近年來有學者認為LSC是動態變化的，針對LSC功能的治療可能更合適〔13〕。

4.3 誘導LSC特異性免疫 小分子LSC組織相容性抗體特異性T細胞克隆的研究提示異基因干細胞移植后繼發的移植物抗白血病效應可能定向殺傷受者的LSC。但麻煩的是它不能明確LSC和HSC卻可重建患者必須的造血功能〔16〕。

4.4 LSC細胞周期的調控 現已發現 Wnt-β-Cateni途徑，Notch和SHH信號途徑、轉錄因子HOX家族以及PCGF4和其他Polycomb基因的產物等參與了LSC的自我更新和分子調控。但這些途徑之間、各因子之間的相互關聯情況尚有待于進一步研究，找到調控的關鍵因子進而調節LSC細胞周期保持LSC冬眠狀態或誘導LSC由G0期到S1期，從而延長白血病無復發生存〔13〕。

4.5 LSC的未來 短短的十幾年，LSC的相關研究突飛猛進。但仍有很多問題:如LSC是由哪種類型的干細胞或祖細胞轉化而來的，它們轉化的調控位點在哪里，在細胞信號轉導中，哪些信號控制它們的生長、分化、生存、凋亡，各信號之間存在怎樣的聯系，哪些因子對LSC是真正特異的，LSC對不同治療的反應，怎樣做可以特異的誘導LSC凋亡而不影響正常的HSC，這些問題的解決不但是血液病方面的一個飛躍，對腫瘤學的發展也具有重要的指導意義。

1 Miyamoto T，Weissman IL，Akashi K.AML1/ETO-expressing nonleukemic stem cells in acute myelogenous leukemia with 8;21 chromosomal translocation〔J〕.Pro Natl Acad Sci USA，2008;97(13):7521-6.

2 Bonnet D，Dick JE.Human acute myeloid leukemia is organized as a hierarchy that originates from a primitive hematopoietic cell〔J〕.Nat Med，1997;3(7):730-7.

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4 Passegue E，Wagner EF，Weissma IL.JunB deficiency leads to a myeloproliferative disorder arising from hematopoietic stem cells〔J〕.Cell，2004;119(3):431-43.

5 Passegue E，Jamieson CH，Ailles LE，et al.Normal and leukemic hematopoiesis:are lerkemias a stem cell disorder or a reacquisition of stem cell characteristecs〔J〕?Proc Natl Acad Sci USA，2003;100(1):11842-9.

6 Guzman ML，Neering SJ，Upchurch D，et al.Nuclear factor kappaB is constitutively activated in primitive human acute myelogenous leukemia cells〔J〕.Blood，2001;98(8):2301-7.

7 Guzman ML，Upchurch D，Grimes B，et al.Exression of tumor-suppressor genes interferon regulatory facttor 1 and death-associated protein kinase in primitive acute myelogenous leukemia cells〔J〕.Blood，2001;97(7):2177-9.

8 Holyoake TL，Jiang X，Drummond MW，et al.Elucidating critical mechanisms of deregulated stem cell turnover in the chronic phase of chronic myeloid leukemia〔J〕.Leukemia，2002;16(4):549-58.

9 Zhou S，Zong Y，Lu T，et al.Hematopoietic cells from mice that are deficient in both Bcrpl/Abcg2 and Mdrla/lb develop normally but are sensitized to mitoxantrone〔J〕.Biotechniques，2003;35(6):1248-52.

10 Konopleva M，Zhao S，Hu W，et al.The anti-apoptotic genes Bcl-X(L)and Bcl-2 are OXerexpressed and contribute to chemoresistance of nonproliferating leukaemic CD34+cell〔J〕.Br J Haematol，2002;118(2):521-34.

11 Friedenberg WR，Rue M，Blood EA，et al.PhaseⅢ study of PSC833(valspodar)in combination with vincristine，doxorubicin and dexamethason(valspodar/VAD)versus VAD alone in patients with recurring or refractory multiple myeloma(ElA95):a trial of the Eastern Cooperative Oncology Group〔J〕.Cancer，2006;106(4):830-8.

12 Ludwig JA，Szakacs G，Martin SE，et al.Selective toxicity of NSC73306 in MDR1-positive cells as a new strategy to circumvent multidrug resistance in cancer〔J〕.Cancer Res，2006;66(9):4808-15.

13 Ravandi F，Estrov Z.Eradication of leukemia stem cells as a new goal of therapy in leukemia〔J〕.Clin Cancer Res，2006;12(2):340-4.

14 Guzman ML，Rossi RM，Karnischky L，et al.The sesquiterpene lactone parthenolide induces apoptosis of human acute myelogenous leukemia stem and progenitor cells〔J〕.Blood，2005;105(11):4163-9.

15 Aniruddha J，Monica-Cusan D，Vijay PS.Rawat acute myeloid leukemia is propagated by a leukemic stem cell with lymphoid characteristics in a mouse model of CALM/AF10-positive Leukemia〔J〕.Cancer Cell，2006;10:363-74.

16 Yilmaz OH，Valdez R，Theisen BK，et al.Pten dependence distinguishes haematopoietic stem cells from leukaemia-initiating cells〔J〕.Nature，2006;441(7092):475-82.