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白血病干细胞与靶向治疗. 中山大学附属第三医院血液科 王 文 文. 白血病是一组正常造血发育过程中某一阶段细胞恶性扩增的单克隆性异质性疾病。 目前采取的治疗手段有: 传统化疗 造血干细胞移植 针对白血病细胞的靶向治疗. 治 疗 存 在 问 题. 传统化疗: √ 化疗药物治疗相关毒性大 √ 缓解后需巩固、强化、维持治疗 √ 多药耐药 √ 早期复发( >80% ) √ 长期生存率低. 造血干细胞移植: √ 移植预处理方案的毒副反应 √ 移植物抗宿主反( GVHD ) √ 移植后复发. 针对白血病细胞的靶向治疗: √ 复发 √ 长期生存率仍低.
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白血病干细胞与靶向治疗 中山大学附属第三医院血液科 王 文 文
白血病是一组正常造血发育过程中某一阶段细胞恶性扩增的单克隆性异质性疾病。白血病是一组正常造血发育过程中某一阶段细胞恶性扩增的单克隆性异质性疾病。 • 目前采取的治疗手段有: 传统化疗 造血干细胞移植 针对白血病细胞的靶向治疗
治 疗 存 在 问 题 • 传统化疗: √化疗药物治疗相关毒性大 √缓解后需巩固、强化、维持治疗 √多药耐药 √早期复发(>80%) √长期生存率低
造血干细胞移植: √移植预处理方案的毒副反应 √移植物抗宿主反(GVHD) √移植后复发
针对白血病细胞的靶向治疗: √复发 √长期生存率仍低
根 本 原 因 • 在白血病患者体内存在一群能自我更 新,具有一定分化能力的 白血病干细胞!!! (leukemic stem cell,LSC)
LSC 的 提 出 • 20世纪60年代 Bruce等首次证明了鼠白血病细胞的一小部分亚群和正常造血干细胞(HSC)及祖细胞一样,在体内外均能形成克隆。 (Nature,1963,199:79-80)
1971年 Park等发现从大鼠腹水中获取的白血病细胞仅有1‰~1%能形成克隆细胞株,且白血病细胞被输注入体内,也仅有1%~4%能形成脾克隆,据此推测可以形成克隆的白血病细胞是白血病干细胞,由此提出了LSC的概念。 (J Natl Cancer Inst,1971,46(2):411-422)
1994年 Lapidot等将一个与正常HSC具有相同CD34+CD38-表型的白血病细胞亚群移植给NOD/SCID小鼠,发现此亚群细胞表现出干细胞样强大的自我更新和增殖能力,于是将此亚群细胞定义为SL-IC(SCD鼠人类白血病启动细胞)。 (Nature,1994,367:645-648 )
1997年 Bonnet用实验证实了大多数白血病细胞不能持续增生,只有少数能持续形成集落;AML干细胞占全部AML细胞的0.2%~1%,具有连续增殖和形成疾病的能力,也只有这个细胞亚群细胞才能在NOD/SCID小鼠中移植成功。至此,LSC的存在被人们所公认。 ( Nat Med,1997,3:730–737 )
2001年 美国学者通过胚胎及孪生兄弟姐妹及细胞培养的方法证实了人LSC的存在。已成功分离出AML和CML的恶性克隆干细胞。
表型特征 生物学潜能 LSC 起源及发病机理 分子调控机制 多重耐药特点 LSC 生 物 学 特 性
表 型 特 征 HSC LSC 表 面 分 子 共有 特异 CD34+、CD38-、CD71-、HLA-DR- CD90-、CD117-、 CD123+
生 物 学 潜 能 • 自我更新能力 涉及HSC自我更新的信号通路有:Notch、Hox、Bmi-1、Wnt-β-catenin、SHH等。 • 独特生存优势 95%以上的LSC处于细胞周期的静止期(G0期);较HSC具有更强的增殖潜能。
起 源 及 发 病 机 理 • 起源 √造血干细胞 √定向祖细胞 √血液血管干细胞 LSC起源目前尚无公认的观点
发病机理 二次打击模式:第一次突变后干细胞自身的自我更新和增殖能力增强,接着经过一个较长的潜伏期(一般为数个月)发生第二次打击事件,即癌基因的活化或抑癌基因的丢失,最终导致白血病发生。 特点:多阶段、多步骤的遗传损伤
分 子 调 控 机制 • 信号转导通路 √NF-κB:一类重要的转录激活因子,LSC中存在持续性激活,而在正常HSC中未见。 √细胞膜酪氨酸激酶-3(Flt3) Flt3可激活Ras,而Ras是NF-κB的活化因子。
√磷脂酰肌醇激酶-3(PI3K) AML中常见PI3K的激活突变,在某些情况下,其能激活NF-κB。 √白细胞介素3受体(IL-3R) 仅在LSC表达,正常HSC表面不表达。刺激IL-3R可以激活多条信号转导通路,也可激活NF-κB,使细胞获得增殖和生存优势。
√Wnt基因家族 可能在调节LSC自我更新的信号通路中起到重要作用。 √Bmi-1 转录抑制因子家族成员,是维持白血病干细胞自我更新能力的必需因子。
分子水平 上调两个肿瘤抑制基因: √干扰调控因子(IRF-1) √死亡相关蛋白激酶(DAPK)
多 重 耐 药 特 点 • 大多数LSC处于静止期,对临床上的细胞周期依赖性化疗药物不敏感。 • LSC表面表达多种膜转运蛋白,能够将多种化疗药物排出细胞外。 ATP结合盒(ABC)膜转运蛋白
LSC自我更新能力及处于休眠状态特性导致白血病多药耐药、早期复发,长期生存率低!LSC自我更新能力及处于休眠状态特性导致白血病多药耐药、早期复发,长期生存率低!
靶向药物 表面分子 特殊免疫反应 热休克蛋白 特殊分子调控机制 针 对 LSC 的 靶 向 治 疗 LSC
针对LSC表面分子的靶向治疗 √抗CD33单克隆抗体 美罗他格 √抗CD123单克隆抗体 26292(Fv)-PE38:ScFv+假单胞菌外毒素 √抗CD44单克隆抗体
诱导针对LSC的特殊免疫反应 √异基因造血干细胞移植(allo-HSCT) √移植后由供体T细胞介导的移植物抗白血病作用(GVL)
针对LSC特殊分子调控机制的靶向治疗 √抑制NF-κB的活性 蛋白酶体抑制剂(MG132)是NF-κB的有效 抑制剂,在体外对LSC有很高的毒性作用,而正常HSC对它有相对耐药性,且其能提高LSC对蒽环类抗生素的敏感性。
√Flt3小分子抑制剂 Flt3下游区如Akt及NF-κB与LSC生存密切相关, 用Flt3小分子抑制剂可能使LSC死亡。 √PI3K抑制剂 PI3K抑制剂LY294002和ET-18-OCH3可直接靶向LSC,对正常HSC无毒副作用。
√针对IL-3R 细胞因子融合毒素(DT388IL-3)对白血病母细胞和LSC群有毒性作用,而对正常前体细胞无毒性作用。在体外实验中运用于AML复发的治疗,并得到较满意的结果。 √抑制Wnt通路、Bmi-1
√多靶点治疗 ①PI3K/Akt与NF-κB 可能共存于同一生存信号通路 蛋白酶体抑制剂与PI3K抑制剂联用 ②将阻断生存信号与激活死亡信号联用,能更好的靶向LSC PI3K抑制剂与高热诱导的热休克反应联用 蛋白酶体抑制剂与蒽环类抗生素联用
针对热休克蛋白90(HSP90)的靶向治疗 HSP90水溶性抑制剂IPI-504对伊马替尼耐药的LSC有杀灭作用,同时不会伤害正常HSC。
广义的LSC靶向治疗还应包括: √细胞功能方面:LSC微环境、迁移以及归巢等。 √分子生物学层面:LSC增殖、凋亡、分化等的分子机制。
LSC 开发针对LSC的靶向治疗新方法,对克服白血病耐药、复发,实现自体骨髓移植的骨髓净化和清除微小病灶具有重大意义。 需要进一步研究LSC更独特的分子特征及对多种治疗策略的应答方式,以期达到更加特异性的靶向LSC治疗。 展 望