Notch1信號通路與急性T淋巴細胞白血病關系的研究進展

秦永亮，李永軍，史 敏

Notch1信號通路在正常T細胞的形成過程中發揮重要作用，其異常突變可通過多基因、多通路共同作用誘導急性T淋巴細胞白血病(T-ALL)的發生。經過大量研究，Notch1信號通路異常誘導T-ALL的機制已經部分闡明，并針對Notch1信號通路進行治療做了大量的嘗試，取得了一定的進展，但在取得進展的同時也隨之產生了一系列新的問題。本文就近些年Notch1信號通路與T-ALL的研究進展做一綜述。

1 Notch信號通路

Notch廣泛存在于多種物種中，在進化上高度保守，介導的信號通路在胚胎發育以及成熟組織的自我更新過程中發揮多種生物學作用，主要包括維持干細胞活性、促進細胞分化與增殖等[1-2]。相鄰兩個細胞Notch1受體與配體結合后,Notch1信號通路隨即激活，經三步水解反應，從細胞膜上釋放其胞內活性成分ICN1(intracellular domain Notch1)，ICN1最終定位于細胞核內，參與轉錄激活復合體的形成，經一系列中間過程最終激活下游靶基因Hes-1等的轉錄，對細胞分化起始過程進行簡單卻精確的調控。

Notch信號通路在T細胞形成與發展的多個階段發揮作用，在定向造血干細胞移行至胸腺過程中，Notch1促使其向T系轉變，并阻止非T系的發生。在T細胞的成熟過程中，活化型Notch1是不可或缺的。此外，在轉錄激活方面，Notch1信號通路具有至關重要的作用。動物實驗表明，Notch1能提高胸腺細胞的活力，使其通過β選擇，隨著Notch1介導的抗凋亡通路進一步加強，最終被Pre-TCR取代[3]，Notch1表達隨即明顯下調[4]。

2 Notch1信號通路與T-ALL

2.1 Notch1異常與T細胞發育改變 在胸腺中，Notch1對T細胞前體的分化與發展有著至關重要的作用[5-6]，選擇性失活的Notch1信號通路可使增殖分化的T淋巴細胞停滯，而當Notch1過度活化時，則可使骨髓中出現異位的T細胞[7]。T細胞發育的多種關鍵因子是由Notch1調控的基因轉錄生成的，主要包括：PTCRA、Myc、IL-7RA等。

2.2 Notch1信號通路異常與T-ALL的發生 有報道指出，Notch1信號通路異常激活是T-ALL發病過程中一個重要的事件[8-10]。近些年來大量研究結果顯示，ICN1增多與T-ALL的發生有很大關聯，將ICN1植入動物小鼠體內，能100%誘發小鼠T-ALL[11]。有關Notch1信號通路的突變，多集中于HD區與PEST區。Notch1信號通路中HD結構域的突變可以使ICN1的釋放增加，Notch1信號通路隨之過度激活。Notch1信號通路PEST區的突變使得ICN1的t1/2延長，泛素化降解減低，最終引發T-ALL。此外，Notch1信號通路能直接激活多種細胞增殖過程中與新陳代謝、蛋白合成相關的基因轉錄，促進并維持白血病細胞的生長。

2.3 Notch1靶基因與T-ALL 新近研究發現了大量的直接受Notch1信號通路調控的基因，這些基因大多具有細胞特異性，但仍有部分基因廣泛表達于多種細胞中，主要包括Hes、c-Myc、NRARP以及DTX1等[12]。Cullion等[13]研究認為，c-Myc、Deltexl1是反映T-ALL患者體內Notch1信號通路穩定的生物標志物，而Hes-1、pre-Tα則可能同時受體內其他轉錄因子的調控。c-Myc基因最早在 t(8;14)(q24;q11)異位的患者身上發現，對T-ALL細胞發展進行正向調節。現已證明,在人類白血病中，c-Myc是由Notch1參與調控的直接靶基因[14]。Demarest等[15]指出在動物小鼠模型制備過程中，c-Myc的作用是不可替代的，同時指出Notch1下游靶基因之間需要共同作用來維持白血病細胞的增殖。另外需要強調的是，大多Notch1參與調節的有關細胞生長、增殖、代謝的基因均作用于c-Myc。

Notch1信號通路能夠調節Hes-1的表達，小鼠T細胞的惡性增殖離不開Hes-1的表達，雖然Hes-1的過表達促進T-ALL發展的證據并不充分，但對于Notch1信號通路過度激活所致小鼠T-ALL的發生與維持具有至關重要的作用[16]。

IL-7RA可編碼IL-7受體的α亞基，而IL-7是一種對正常或惡性增殖的T細胞均有促增殖作用、并使其抗凋亡能力增強的細胞因子[17]。有報道指出，IL-7R是一種Notch1的下游靶基因，T細胞的發育，在一定程度上，依賴于特定時期與特定譜系的IL-7R的表達[18]，IL-7R在T-ALL中的高表達提示了其在T-ALL研究中的重要意義，這應是今后研究的一個重要方面。

盡管多項研究表明Notch1異常激活與T-ALL密切相關，但Notch1突變的臨床意義，尤其是對預后的意義，仍處于進展當中。

2.4 Notch1信號通路與T-ALL 除了通過上調c-Myc，作用于相關基因外，Notch1還能與其他信號通路相互作用，在T-ALL的發生發展過程中發揮重要作用，Hes-1能夠依次抑制多條抗細胞增殖與促細胞凋亡分子通路的表達，包括阻止磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)激活的PTEN信號通路、P27信號通路以及負向調節核因子(NF)-κB的CYLD信號通路等。目前，就Hes-1已開展了大量的研究，但對于Hes-1與其他信號通路之間的作用尚未有統一的認識，所得結論有的甚至是相反的，產生這些差異可能是由于動物T-ALL與人類T-ALL細胞之間本身的不同，或者存在其他調節Hes-1基因表達的轉錄因子。關于Hes-1在T-ALL中作用有待于進一步的研究。

3 Notch1信號通路與T-ALL的治療

3.1 γ分泌酶抑制劑(GSI)的研究 在過去的十幾年里,GSI主要用于治療早老性癡呆癥的研究。隨著T-ALL的Notch1機制研究的逐步開展，GSI抗T-ALL的體外及動物實驗相繼開展，并進入Ⅰ期臨床試驗階段。

γ分泌酶是Notch信號通路激活過程中第三步水解反應中的關鍵酶，經γ分泌酶作用后，Notch1信號通路中的活性成分ICN1得以釋放，并進一步轉移至核內發揮生物學效能。鑒于此，應用GSI阻斷該過程，阻斷Notch1信號通路，達到治療Notch1過度激活所致T-ALL的目的，成為了T-ALL治療的新策略之一。

Suwanjunee等[19]研究證實GSI能通過阻斷 Notch 信號通路來抑制肝癌及白血病細胞的增殖。De Keersmaecker等[20]證實T-ALL細胞用GSI干預超過14 d，其凋亡明顯增加；Notch1過度激活致T-ALL的大鼠經GSI治療后，Notch1水平顯著下降，體內腫瘤細胞出現明顯凋亡，最終生存期也較對照組顯著延長，但大鼠同時表現出腹瀉、體質量減輕等毒副作用。Cullion等[13]進一步采用間歇性給藥的方式，既能保證足夠的血藥濃度，又使得實驗動物不表現出腹瀉等毒副作用。

在對其他基因突變所致的T-ALL動物使用Notch1抑制劑同樣有效，這表明Notch1與其他癌基因有協同作用。提示可以采用多種抗腫瘤藥物聯合作用使之發揮更強的作用。但同樣有研究表明GSI能抵消化療藥物誘導凋亡的作用，對臨床將GSI和化療藥物聯合用來治療急性白血病提出了挑戰[21]。除此之外，在一項針對肝癌的研究中發現，一類名為DAPT的GSI類藥物抑制Notch1信號通路后，盡管體外實驗及動物實驗取得了可喜的效果，但多種人類T-ALL細胞株對GSI類藥物作用不明顯，增加藥物濃度及延長作用時間卻僅有少量細胞發生凋亡[22]，其原因有待于進一步研究。

3.2 GSI與T-ALL的治療 體外實驗與動物實驗的成果推動了GSI臨床應用的研究，但Ⅰ期臨床試驗結果卻沒有取得預期的療效。后續研究顯示，GSI主要的缺陷為選擇性差，除了阻斷Notch1信號通路的激活，同時還阻斷了其他Notch信號通路，出現了明顯的毒副作用。因此，開發選擇性更高、毒副作用更少的GSI類藥物，推動GSI類藥物進入臨床應用階段是今后T-ALL治療的重要方向。

GSI類藥物研究與開發的同時，其他抑制Notch1信號通路的藥物研究也相繼展開，例如一些小分子的Notch1的抑制性多肽，將GSI類藥物與糖皮質激素聯合等[23]。

4 白藜蘆醇(Res)的抗T-ALL作用

Res是一種具有化學防癌作用的多酚類植物抗菌藥物,多種癌細胞研究中，Res通過抑制增殖與誘導凋亡發揮抗癌作用。有研究表明，Res能通過誘導凋亡前蛋白P53及其效應器p21waf和Bax的表達，通過抑制PI3K/Akt信號通路以及激活Gsk-3β信號通路，發揮抗T-ALL的作用。雖然Res抗白血病作用已在諸多細胞系中得到證實，但其作用的分子機制比較復雜，涉及多種調控基因和信號通路，構成一個多基因相互作用的復雜網絡[24]。有研究表明，Res對T-ALL Molt-4細胞株具有良好的增殖抑制和誘導凋亡作用，此現象與bax表達上調、bcl-2表達下降有關[25-26]。

尤其值得注意的是，Res發揮抗T-ALL作用時，同樣存在Notch1信號通路的變化[13]，提示存在著Res抗T-ALL的Notch1機制，Res可以通過抑制Notch1信號通路抑制T-ALL，這對于聯合GSI類藥物，降低臨床毒副作用提供了潛在的可能。關于Res與GSI聯合作用發揮抗T-ALL的作用，國內外尚未開展相關研究。

5 展望

現階段T-ALL發病率逐漸提高，傳統化療手段雖有一定發展，但仍存在諸多不盡如人意之處。T-ALL的Notch1發病機制雖已部分揭示，但仍存在諸多問題。GSI類藥物研究的動物實驗的良好效果與臨床試驗的失敗表明了針對Notch1信號通路的治療策略是正確的，但應用于臨床患者則需開發選擇性更佳的新藥以及更為合理的用藥方式。此外，體外抗T-ALL作用明顯的中藥Res存在諸多優點，探討二者聯合以降低給藥量、減少毒副作用以及發揮更強的抑癌作用的體外實驗，探討相應的作用機制以及進一步將實驗結果應用于臨床仍需進一步的努力。

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文獻來源：所引英文文獻均通過PubMed檢索，大多為近十年國外SCI文獻，檢索關鍵詞為T-ALL、Notch1、γ-secretase inhibitors、Resveratrol。檢索所得文獻經篩選后，利用河北醫科大學第二醫院圖書館館際互借渠道獲得。