慢性粒細胞白血病干細胞的微環境及對藥物治療反應的研究進展

賀玲 張小燕 楊雅芝 李劍

[摘要] 慢性粒細胞白血病是一種惡性骨髓增殖性疾病，隨著酪氨酸激酶等化療藥物的使用，使其臨床緩解率提高，但其耐藥性高達15%并逐年上升。最近的研究發現，骨髓微環境（BM）中殘留的白血病干細胞（LSCs）在慢性粒細胞白血病患者獲得耐藥中起著重要作用。LSCs會分泌某些特定的細胞因子，起著重塑BM及建立保護性“壁龕”的作用，其中微環境中細胞因子CCL3可招募Nestin+間充質干細胞（MSCs）組建保護性“壁龕”庇護LSCs;緊接著轉化生長因子-β1使MSCs Nestin+轉化為α-SMA+MSCs，成為成熟的“壁龕”保護LSCs。從而耐受化療藥物的殺傷，導致疾病復發。另一方面，骨髓微環境能夠通過多種機制使LSCs的信號傳導途徑異常，表觀遺傳學改變及跨膜運輸蛋白的活性增加，導致LSCs逃逸免疫系統的“監察”。本文就BM與LSCs介導的慢性粒細胞白血病耐藥作一綜述。

[關鍵詞] 慢性粒細胞白血病;白血病干細胞;骨髓微環境;耐藥

[中圖分類號] R733.7? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2019）03（b）-0035-04

慢性粒細胞白血病（CML）是由骨髓中的CD34+/CD38-/CD90-祖細胞功能失調引起的一種骨髓抑制性疾病[1]。通過使用酪氨酸激酶抑制劑，使CML患者完全細胞遺傳緩解率達85%，但仍然有15%左右的患者會發生耐藥，耐藥已成為CML治療失敗的主要原因。目前研究主要集中從白血病干細胞（LSCs）上尋找原因，并認為LSCs導致治療失敗的機制有以下幾種：如LSCs多藥耐藥機制、LSCs抗凋亡機制和備受關注的LSCs多亞克隆樹枝狀演化機制[2]。從以上的機制中尋找減少耐藥的方法，至今未獲得突破性進展。目前高度關注LSCs和微環境之間的關系，研究[3-5]提示LSCs通過躲藏于微環境中特定的“壁龕”逃避治療，導致不能清除殘留的LSCs，從而導致疾病復發。

1 正常骨髓微環境

近些年來，檢測鑒定出了造血干細胞（hematopietic stem cells，HSCs）的各種功能性“壁龕”[5-7]，如：倍受學者們關注的靜止性HSCs的保護性“壁龕”。骨髓微環境（BM）中的骨內膜小動脈周圍分布大量靜止性的HSCs，小動脈血管周細胞Nestin+間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是這種HSCs保護性“壁龕”的重要成員，能夠維持HSCs的靜止性，調控其功能[7-10]。最近有學者[10-13]發現，巨核細胞也是這種保護性“壁龕”的重要組成成分，其可調控HSCs處于G0期。HSC的BM中各種“壁龕”深入的研究為進一步了解白血病骨髓微環境（CML-BM）提供了理論基礎。

2 CML骨髓微環境

目前，關于CML-BM的研究主要集中在兩方向。第一個方向，腫瘤細胞在骨髓中無限增殖，破壞和重塑正常的BM，使得微環境中一些“壁龕”更適于LSCs生長，不利于正常造血細胞的生長，破壞骨髓的造血功能，導致治療失敗。第二個方向，關注CML-BM怎樣保護LSCs，使其逃避化療等治療。CML耐藥性的產生通常與位于BM的骨內膜區域內靜止的LSCs有關[3，14]。LSCs能夠與BM相互作用，影響周圍細胞的表型，增加了細胞的增殖潛能并降低對酪氨酸激酶抑制劑（TKIs）的敏感性或產生耐藥[15]。Raimondo等[16]研究CML發現，治療后在BM的骨內膜附近可發現殘余的LSCs，大多處于G0期，能抵抗藥物的殺傷作用，導致CML的復發。我國洪登禮實驗室有同樣的發現，利用小鼠做受體，移植人白血病細胞建立“人源性”的白血病小鼠，給這些小鼠進行化療。在化療的刺激下，LSCs會分泌某些特定的細胞因子，重塑微環境并建立保護性“壁龕”，其中某些細胞因子可招募Nestin+MSCs到LSCs周圍，啟動保護性“壁龕”的組建;緊接著轉化生長因子-β（TGF-β）使“壁龕”中的MSC細胞上的Nestin+轉化為α-SMA+，形成成熟的“壁龕”來保護LSCs。他們將這種“壁龕”命名為治療誘導性“壁龕”（therapy-induced niche，TI-niche），這種“TI-niche”是首次在世界上報道。該實驗室后續研究發現，“壁龕”中的細胞能分泌Furin蛋白酶，能將應激蛋白前體剪切成為成熟的激蛋白，后者刺激LSCs表面轉化生長因子-βRⅡ的表達，激活TGF-β信號通路，從而賦予LSCs抗藥和抗凋亡的特性。值得關注的是，在不緩解或復發的患者骨髓標本中可檢查出TI-niche，而在臨床緩解的患者標本中未發現。這說明白血病患者骨髓中的TI-niche的形成是導致其治療失敗的重要原因[17]。

除了LSCs與BM相互作用之外，BM還可以通過釋放外泌體及特異性轉移許多信號的微小囊泡（包括DNA，細胞因子、蛋白和miRNA）來促進白血病的存活和耐藥[18-19]。Corrado等[20]提出，腫瘤來源的外泌體可以重新編程BM，抑制抗白血病免疫和介導耐藥性。研究證實，白血病細胞釋放的外泌體內含有膜相關TGF-β1，其能夠降低NK細胞破壞LSCs的能力，隨后誘導免疫抑制效應，從而幫助白血病細胞逃避免疫反應[21]。研究[22-23]發現CML衍生的外泌體中通過配體-受體相互作用激活抗凋亡途徑，促進腫瘤細胞的增殖和存活。同樣，從CML細胞釋放的外泌體可以刺激BM基質細胞產生白介素（IL-8），反過來，IL-8能夠在體外和體內積極調節白血病細胞的惡性表型和生存[24]。此外，在CML和基質細胞中檢測到IL-8和/或其受體的表達增加，這表明IL-8具有調節腫瘤微環境的能力。不僅外泌體中的細胞因子能調節腫瘤微環境，外泌體中的miRNA同樣可以重塑微環境。Taverna等[25]在對LAMA84細胞系的外泌體研究發現，miR-126過表達的外泌體，可誘導人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）中CXCL12和VCAM1表達的減少，并且負性調節LAMA84細胞的遷移性和粘附性，表明外泌體中的miRNA在BM中具有重要作用，可能影響疾病進展。Taverna研究團隊[26]發現LAMA84細胞系和CML患者血漿的外泌體都含有表皮生長因子家族的成員AREG，該因子具有幾種功能，其中包括：①激活基質細胞中的EGF受體信號傳導，②增加SNAIL及其靶向的MPP9和IL-8的表達，③過度表達膜聯蛋白A2，促進黏附、生長和侵襲白血病細胞。

3 LSCs和微環境對TKIs耐藥性的影響

臨床實踐中引入TKI顯著改善了CML患者的預后。盡管如此，對于某些人來說，由于耐藥性的出現，治療必須停止或改變。在CML患者中，除了繼發性BCR-ABL1突變的機制，耐藥性的出現還與以下一些因素有關，如：維持LSC生長的信號傳導途徑異常激活，表觀遺傳學改變及跨膜運輸蛋白的活性增加。其中跨膜轉運蛋白功能的改變是耐藥性的主要原因之一，即ATP結合盒（ABC）轉運蛋白家族的幾個成員通過微環境釋放幾種因子在腫瘤細胞中表達增加[27]。事實上，ABC轉運蛋白的表達受到BM復雜的信號網絡調控，獲得多藥耐藥（multidrug resistance MDR）表型[28-30]。由于跨膜轉運蛋白的過度表達，白血病細胞具有增加將藥物泵出細胞的能力。研究最為廣泛的ABC轉運蛋白成員包括ABCB1/Pgp、ABCC1/MRP1和ABCG2/BCRP。在正常的HSCs中，這些轉運蛋白通過調節細胞信號保護細胞免受有毒物質的損傷，并參與HSC的靜止，分化和自我更新。已有研究[31-32]報道，對伊馬替尼耐藥的K562細胞中，ABCB1陽性細胞數量增多，表明TKI治療導致選擇以跨膜轉運蛋白過表達為特征的LSC以及表達其他ABC成員如ABCC1和ABCG2的細胞增多。而在AP-CML患者在治療期間ABCB1陽性細胞數量增多，表明TKI治療導致CML-LSC的MDR表型不僅可以通過ABC轉運蛋白的作用產生，還可以通過其他一些現象發生，如藥物通量減少和細胞生長失衡、增殖和凋亡信號。除藥物外，一些TKIs攝入細胞還依賴于膜轉運蛋白（如OCT1、OCTN2）。這些轉運蛋白的低表達導致TKIs胞質濃度的降低，在治療失敗中起重要作用[33]。盡管這些數據增強了轉運蛋白對TKIs反應或抗性的作用，但轉運蛋白，LSCs和TKIs抗性之間關系仍然是一個未解決的問題。

4 結論

盡管各種新藥不斷出現，CML的治療效果已經有了顯著的提高。但由于LSCs的存在， CML依然存在難治愈、易復發的問題。一方面，LSCs會分泌CCL3、TGF-β等細胞因子，重塑微環境并建立保護性“壁龕”來保護LSCs，耐受化療藥物的殺傷作用，導致疾病復發。另一方面，BM能夠通過多種機制將LSCs隱藏到免疫系統中。在疾病發作時，骨髓衍生的抑制細胞降低自然殺傷細胞的數量以及阻止LSCs的免疫消除。因此特異性地干擾LSCs與其干細胞微環境間的相互作用，對CML的治療具有重大意義。

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（收稿日期：2018-06-19? 本文編輯：封? ?華）