慢性粒細(xì)胞白血病發(fā)病機制

關(guān)于慢性粒細(xì)胞白血病發(fā)病機制第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四干細(xì)胞的定義和性質(zhì)如造血干細(xì)胞，干細(xì)胞特性是慢性粒細(xì)胞白血病干細(xì)胞的基本屬性。CML干細(xì)胞來源于獲得BCR-ABL突變的造血干細(xì)胞，能夠自我更新和保持惰性的CP。在這個階段，CML干細(xì)胞和分化的CML細(xì)胞功能、形態(tài)和表型幾乎沒有區(qū)別。第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四雖然自我更新的能力被認(rèn)為是慢性粒細(xì)胞白血病干細(xì)胞的維持至關(guān)重要的，相關(guān)的機制和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑仍然不好定義。最近的研究表明，Wnt/β-連環(huán)蛋白信號是維持正常和CML干細(xì)胞必不可少的。Hedgehog（Hh）信號已被證明為CML干細(xì)胞的擴增和維持是必要的；早幼粒細(xì)胞白血病蛋白（PML）在HSC維持中被證明起到關(guān)鍵作用。第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四CML患者干細(xì)胞和祖細(xì)胞的表型與正常個體不同。例如，與正常祖細(xì)胞不同，血液循環(huán)大部分白血病的粒單核細(xì)胞集落形成單位（CFU-GMS）表達(dá)高水平的黏附受體CD44和低水平L-選擇素。白血病CD34+細(xì)胞過度表達(dá)多藥耐藥表型的P糖蛋白。第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四許多抗凋亡蛋白是在CML中高表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞耐藥。靜止期CD34+細(xì)胞表達(dá)過多Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1和XIAP。第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四造血干細(xì)胞的細(xì)胞的特點是細(xì)胞表面表達(dá)ABC轉(zhuǎn)運蛋白，特別是ABCB1（P-糖蛋白）和BCG2(BCR-P)，能泵出特異性藥物。上面2種轉(zhuǎn)運蛋白均在CPCML患者的原始細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)與正常細(xì)胞相比過表達(dá)。在CPCML患者原始細(xì)胞和正常細(xì)胞相比Oct-1的表達(dá)減少，其是一種負(fù)責(zé)特定藥物吸收的轉(zhuǎn)運蛋白，包括伊馬替尼。ABCB1、ABCG2的表達(dá)增加和Oct-1表達(dá)下降的組合可能造成CML祖細(xì)胞對治療的反應(yīng)差。第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四花生四烯酸5-脂氧合酶基因（Alox15/15-LO）是近年來發(fā)現(xiàn)的一個由BCR-ABL誘導(dǎo)的調(diào)節(jié)器，對伊馬替尼無反應(yīng)，其對CML干細(xì)胞功能很重要。在缺乏

Alox15情況下，BCR-ABL不能誘導(dǎo)小鼠形成CML。此外，Alox15的缺失通過影響細(xì)胞分裂和細(xì)胞凋損傷LSC的功能，導(dǎo)致LSCs最終耗盡。在人類慢性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞和CD34+細(xì)胞，Alox15的敲除或抑制15-LO均能顯著減少生存。Alox15的缺乏改變PTEN，PI3K/Akt和轉(zhuǎn)錄因子ICSBP這些已知的癌癥發(fā)病介質(zhì)的表達(dá)。第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四最近的研究表明，F(xiàn)oxO因子是維持CML啟動細(xì)胞的關(guān)鍵;

FOXO的活性被BCR-ABL1-AKT信號負(fù)調(diào)控，被TKI治療和Pten正調(diào)控。但是，通過該FOXO3A介導(dǎo)自我更新和CML起始細(xì)胞的維持機制，目前仍不清楚。最近有研究確定了BCL6原癌基因作為在CML-起始細(xì)胞自我更新信號的FOXO下游的關(guān)鍵效應(yīng)物。

BCL6抑制

CML細(xì)胞中Arf和p53，并且其是白血病起始和集落形成必需的。第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四Notch信號是造血干細(xì)胞的自我更新和生存的關(guān)鍵。有研究對BCR-ABL和Notch信號的關(guān)系及Notch的表達(dá)模式及其下游靶基因Hes1在慢性期CML患者以及和正常人的骨髓中（NBM）CD34+干細(xì)胞和祖細(xì)胞進(jìn)行了評估。發(fā)現(xiàn)在原始的CD34+Thy+亞型CMLCD34+細(xì)胞Notch1、Notch2和Hes1顯著升高，提示Notch信號在慢性粒細(xì)胞白血病原始細(xì)胞的活性。數(shù)據(jù)表明，伊馬替尼誘導(dǎo)的BCR-ABL的抑制導(dǎo)致了顯著Notch活性上調(diào)。同樣，Notch的抑制導(dǎo)致BCR-ABL過度活化。因此，確定了CMLNotch和BCR-ABL之間的對立關(guān)系。第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四TKI治療CML干細(xì)胞能有效地抑制BCR-ABL激酶活性，這表明額外的激酶依賴的機制有助于LSC存活。人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的共培養(yǎng)顯著抑制TKI暴露下的CML干/祖細(xì)胞的細(xì)胞凋亡并且使其保存下來，維持其克隆形成能力和植入免疫缺陷小鼠的潛力。研究發(fā)現(xiàn)，N-鈣粘蛋白受體在充間質(zhì)干細(xì)胞介導(dǎo)的TKI治療CML祖細(xì)胞保護(hù)中起著重要的作用。N-鈣粘蛋白–介導(dǎo)的對間充質(zhì)干細(xì)胞粘附和增加的細(xì)胞質(zhì)N-鈣粘蛋白–β-連環(huán)蛋白復(fù)合物的形成以及增強的β-連環(huán)蛋白的核轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)錄活性相關(guān)。增加的外源性Wnt信號介導(dǎo)的β-連環(huán)蛋白信號通路在MSC介導(dǎo)的TKI治療CML祖細(xì)胞的保護(hù)中發(fā)揮了重要作用。第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四其他最近的研究表明，腫瘤抑制基因PTEN在CML干細(xì)胞被bcr-abl表達(dá)下調(diào)，PTEN缺失加速小鼠CML白血病發(fā)展，證明了PTEN在白血病中調(diào)節(jié)干細(xì)胞的關(guān)鍵作用。CD34+原始CML細(xì)胞的系統(tǒng)基因分析顯示多個信號通路的激活，伴隨DNA修復(fù)的減少，異常的黏附和歸巢，以及激活的蛋白酶體蛋白信號通路。第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四BCR-ABL融合基因CML原始細(xì)胞黏附（接觸和錨定）缺陷使其擺脫了在正常情況下通過細(xì)胞因子信使從微環(huán)境細(xì)胞中接收的控制信號的控制。這些信號維持細(xì)胞的存活、死亡、細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化的平衡?？赡懿灰蕾?yán)野彼峒っ傅募?xì)胞骨架蛋白的異常磷酸化，被認(rèn)為是引起CML細(xì)胞的整合功能紊亂的關(guān)鍵因素。第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四正常的9號染色體中ABL基因位于q34和qter之間，22號染色體的BCR和SIS的基因位于q11和qter之間。圖右為t（9;22）。9號染色體的ABL被換位到22號染色體的M-BCR序列，22號染色體的末端部分被轉(zhuǎn)換到9號染色體長臂上。22q-就是Ph染色體。BCR，斷裂點集群區(qū)域;C-SIS，細(xì)胞病毒猿猴肉瘤病毒轉(zhuǎn)化基因;IGL，免疫球蛋白輕鏈基因。第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四9號染色體上ABL基因和22號染色體上的BCR基因突變是為慢性粒細(xì)胞白血病的發(fā)病關(guān)鍵V-ABL是正常細(xì)胞ABL基因的同源病毒癌基因。該基因（v-abl）可在體外培養(yǎng)中誘導(dǎo)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，并在易感小鼠體內(nèi)誘發(fā)白血病。第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四上圖顯示的是正常的ABL和BCR基因BCR-ABL融合基因。圖中上半部分垂直箭頭表明在ABL可能斷點位置。注意上游緊隨的ABL8604met基因位。BCR基因含有25個外顯子，包括第一（e1）和第二（e2）外顯子。三個斷點簇區(qū)域的位置顯示為，m-BCR，M-BCR，μ-bcr。該圖的下部顯示BCR-ABL信使RNA融合轉(zhuǎn)錄的結(jié)構(gòu)。μ-bcr斷點導(dǎo)致BCR-ABL轉(zhuǎn)錄帶有e19a2連接點。在每一個發(fā)生斷裂的基因處有相關(guān)的數(shù)字代表外顯子位置。第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四CML患者的細(xì)胞株的ABL的基因被重排并有擴增。細(xì)胞株和新鮮分離的慢性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞均含有延長的8-kb的異常RNA轉(zhuǎn)錄單位，它由留在22號染色體的BCR基因的5'部分與從9號染色體易位來的基因ABL的3'部分融合產(chǎn)生的新的嵌合基因轉(zhuǎn)錄而來。這一融合mRNA翻譯成一種獨特的210kDa酪氨酸磷酸蛋白激酶（p210BCR-ABL），與v-abl蛋白產(chǎn)物作用相似，它可以對細(xì)胞蛋白酪氨酸殘基產(chǎn)生磷酸化。第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四ABL的位點含有至少兩個等位基因，在正常細(xì)胞中，ABL原癌基因編碼一分子量145000的酪氨酸激酶，其僅僅被痕量翻譯，且在體外缺乏任何激酶活性。推測BCR-ABL基因表達(dá)的融合產(chǎn)物通過嵌合酪氨酸蛋白激酶的酶活性調(diào)節(jié)異常而導(dǎo)致惡性轉(zhuǎn)化。BCR-ABL融合基因構(gòu)建表明，BCR序列還可以激活微絲結(jié)合功能，酪氨酸激酶對肌動蛋白絲功能的修飾已經(jīng)被認(rèn)為是白血病發(fā)生過程中的一個步驟。第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四22號染色體上的斷點區(qū)DNA延伸段很短，約5至6kb，延伸的DNA的被稱為斷裂簇區(qū)（M-BCR），這是個較長的斷裂點簇基因BCR。三個主要的斷??點簇區(qū)在22號染色體上各有特征：主要（M-BCR），次要（m-BCR），以及微（μ-bc??r）。三種不同的斷點分別產(chǎn)生P210，P190，P230融合蛋白。絕大多數(shù)CML患者BCR-ABL融合基因編碼p210kDa（p210BCR-ABL）的融合蛋白，其mRNA轉(zhuǎn)錄物有e14a2或e13a2融合連接方式。涉及易位時，“e”表示BCR的外顯子的和“a”表示ABL外顯子位點。第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四在大約50％的Ph染色體陽性的急性淋巴細(xì)胞白血病病例中，其BCR-ABL轉(zhuǎn)錄為e1a2融合鏈接，它產(chǎn)生190kDa的（p190BCR-ABL）BCR-ABL蛋白。幾乎所有的CML病例確診時編碼p210BCR-ABL，但也表達(dá)p190BCR-ABL轉(zhuǎn)錄。這些雙轉(zhuǎn)錄物的生物學(xué)和臨床意義尚不明確。在未發(fā)現(xiàn)Ph染色體的病例中，BCR-ABL可能仍然位于染色體9（隱匿的Ph染色體）。BCR基因可以與富含Alu重復(fù)序列區(qū)域中復(fù)雜易位的11q13區(qū)帶里的不同基因位點再結(jié)合。ETV6/ABL融合基因也已在BCR-ABL陰性CML中發(fā)現(xiàn)。第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四BCR-ABL和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)為p210BCR-ABL酪氨酸磷酸化激酶活性是人類費城染色體陽性白血病發(fā)生的起因。與主要定位于細(xì)胞核中的ABL蛋白不同，p210BCR-ABL定位于細(xì)胞質(zhì)中，因而更容易與各種分子發(fā)生相互作用，尤其是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的分子。作為癌蛋白，P210BCR-ACL可結(jié)合20多個細(xì)胞蛋白和（或）使其磷酸化。磷脂酰肌醇3'激酶（PI3K）的一個亞單位結(jié)合p210BCR-ABL;而BCR-ACL依賴性細(xì)胞株和原代CML細(xì)胞的增殖需要這種相互作用。第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四BCR-ABL作用于促絲裂素原活化蛋白激酶（MAPK）引發(fā)的信號通路和相互作用是多重和復(fù)雜的。一種RAF編碼的絲氨酸-蘇氨酸激酶活性被p210BCR-ABL調(diào)節(jié)。RAF表達(dá)下調(diào)既抑制CML細(xì)胞的BCR-ABL依賴性生長，又抑制正常造血祖細(xì)胞的生長因子依賴性增殖。BCR-ABL轉(zhuǎn)化細(xì)胞的效率受一種銜接蛋白的影響，這種蛋白可將酪氨酸激酶信號傳導(dǎo)至RAS。這一過程涉及生長因子受體結(jié)合蛋白2（GRB2）。p210BCR-ABL也激活RAS多重替代途徑。BCR-ABL可持續(xù)激活PI3K并生成肌醇脂，且通過下調(diào)諸如PTEN和SHIP1等多聚磷酸肌醇抑癌基因而使PI3K失調(diào)。第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四在p190BCR-ABL轉(zhuǎn)基因小鼠的白血病組織中，Hef2也結(jié)合CRKL。Hef2基因編碼的蛋白可加速RAS編碼的蛋白和神經(jīng)纖維瘤蛋白的GTP水解，并參與整合素的信號通路。在造血細(xì)胞中，神經(jīng)纖維瘤蛋白通過RAS負(fù)向調(diào)控粒細(xì)胞-單核細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。P62DOK，其酪氨酸處于持續(xù)磷酸化狀態(tài)，并與p120RASGAP蛋白相聯(lián)結(jié)，在c-kit受體激活時發(fā)生快速酪氨酸磷酸化，也與ABL相關(guān)聯(lián)。p210BCR-ABL介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化也需要核因子（NF）-κB的激活。p210BCR-ABL的表達(dá)通過核轉(zhuǎn)移引起NF-κB依賴性轉(zhuǎn)錄的激活。第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四表達(dá)p210BCR-ABL的細(xì)胞株也具有JAKS激酶、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（STATs）（通常是STAT5）的持續(xù)活化。由BCR-ABL急性轉(zhuǎn)化的原代小鼠髓細(xì)胞中STAT5也被激活；p210BCR-ABL使IL-3的β亞基、GM-CSF受體和JAK2磷酸化，并與其免疫共沉淀。ABL和BCR都是GTP結(jié)合蛋白家族Rho228,229和生長因子結(jié)合蛋白GRB2的多功能調(diào)節(jié)蛋白，GRB2將酪氨酸激酶與RAS聯(lián)系起來，并與BCR-ABL和核苷酸交換因子Sos形成復(fù)合物，導(dǎo)致RAS激活。第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四加速期、急變期的發(fā)病機制雖然酪氨酸激酶抑制劑治療顯著延長了慢性期向加速期和原始細(xì)胞危象的發(fā)展，但這種轉(zhuǎn)變的風(fēng)險仍然存在，因為經(jīng)BCR-ABL酪氨酸激酶抑制劑處理的CML干細(xì)胞未發(fā)生凋亡。第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四CML加速期的開始被認(rèn)為出現(xiàn)在一個攜帶有BCR-ABL融合基因的粒-單核祖細(xì)胞。由慢性期CML轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀倨诓⑦M(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)樵技?xì)胞危象，或直接由慢性期轉(zhuǎn)變?yōu)樵技?xì)胞危象被認(rèn)為至少經(jīng)過以下7個分子過程：（1）成熟停滯，（2）基因組監(jiān)視失敗，（3）不能進(jìn)行充足的DNA修復(fù)，（4）突變子表型出現(xiàn)，（5）端?？s短，（6）腫瘤抑制因子功能缺失，（7）未知因素。第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四由慢性期轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀倨谶^程的顯著特點是BCR-ABL表達(dá)的增加。而在mRNABCR-ABL轉(zhuǎn)錄上調(diào)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)其他細(xì)胞遺傳學(xué)異常，這種情況大約出現(xiàn)在50%-65%持續(xù)Ph染色體陽性的患者中。在原始細(xì)胞有淋巴細(xì)胞表型的CML急淋變中，約有50%的患者出現(xiàn)P16/ARF基因突變，約有20%的患者發(fā)生Rb基因的突變。在原始細(xì)胞具有粒細(xì)胞表型的CML急粒變中，大約25％的病例含有p53突變的細(xì)胞。通過敲除p53功能的轉(zhuǎn)基因小鼠實驗證實，p53功能的缺失具有促進(jìn)人慢性期CML克隆轉(zhuǎn)化的作用。作為p53基因家族的一員，p51/p63在CML慢性期并沒有突變，但在急變期，約有8％的患者出現(xiàn)P51/P63的突變。第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四大約65％的病人，除了有Ph染色體，還有其他細(xì)胞遺傳學(xué)的異常。雙Ph染色體，8號染色體三體和等臂染色體17p是最常見的繼發(fā)性改變。異常的mRNA和蛋白質(zhì)產(chǎn)物p210BCR-ABL見于轉(zhuǎn)化為急性白血病病人的骨髓和血細(xì)胞中。第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四極少數(shù)的病例在轉(zhuǎn)化后出現(xiàn)BCR-ABL融合基因的缺失，mRNA的缺失以及具有酪氨酸激酶活性的P210表達(dá)的缺失，這些發(fā)現(xiàn)提示異常的蛋白激酶并不總在維持急性期階段狀態(tài)中發(fā)揮獨特的作用。相反，患者對于伊馬替尼的高反應(yīng)率，盡管只是臨時的，提示突變的BCR-ABL產(chǎn)物通常在疾病的這一階段發(fā)揮重要的作用。第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四很多在急性轉(zhuǎn)化患者細(xì)胞內(nèi)檢測出的分子改變可能有助于CML克隆惡性行為能力的增加，包括N-RAS基因活化，p53基因重排，降鈣素基因的高甲基化，以及ABL1基因的甲基化。一項研究報道了17%的原始細(xì)胞危象患者有p53基因突變。還有報道視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤1基因產(chǎn)物在CML細(xì)胞的表達(dá)缺失和有巨核細(xì)胞表型的急變相關(guān)。P16抑癌基因純合子缺失與CML的淋系轉(zhuǎn)化有關(guān)。11p13染色體的WT基因編碼一個含鋅指模塊的轉(zhuǎn)錄因子，它只在轉(zhuǎn)化為急變期的CML病人中出現(xiàn)。CML急變期中還出現(xiàn)EVI-1基因的過度表達(dá)。BCL-2，c-Myc和其它的基因