刘加军
主任医师 教授
科主任
血液科肖若芝
主任医师 教授
4.1
血液科郑永江
主任医师 副教授
3.5
血液科张祥忠
主任医师
3.4
血液科黄桦
主任医师 教授
3.4
血液科刘强
教授
3.3
血液科龙冰
副主任医师
3.3
血液科何易
副主任医师
3.3
血液科李旭东
副主任医师
3.2
血液科方志刚
副主任医师
3.2
刘玲玲
副主任医师
3.2
血液科李晓青
主治医师
3.2
血液科胡元
主治医师
3.2
血液科王文文
主治医师
3.2
血液科曾云馨
主治医师
3.2
血液科张兢文
主治医师
3.2
血液科孙燕玲
主治医师
3.2
血液科张玲
主治医师
3.2
血液科刘成成
主治医师
3.2
血液科范蕊芳
医师
3.2
王宜
医师
3.2
血液科王东宁
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3.2
血液科陈禹欣
医师
3.2
综述(中)| 白血病干细胞相关研究进展——白血病干细胞特殊免疫表型相关靶向治疗原创刘加军医脉通血液科8月5日中山大学附属第三医院血液内科刘加军作者:刘加军 中山大学附属三院血液科摘要:急性髓系白血病(Acute myeloid leukemia,AML)是一类高度异质的血液系统恶性肿瘤,以骨髓与外周血中原始和幼稚细胞异常增生为主要特征。近年来,随着对AML的发病机制、靶向治疗和预后的大量研究,AML的诊治水平得到明显提高,但是该病的总体治疗效果仍欠佳,5年生存率仍不足50%。研究认为,AML患者体内存在少数白血病始动细胞,通常被称为白血病干细胞(Leukemic stem cells,LSCs),白血病干细胞具有自我更新的能力和抗药性,是白血病病情持续和复发的主要原因。研究白血病干细胞的生物学、免疫学、遗传学特性以及它们的异质性,对于AML的靶向治疗及改善AML的预后具有十分重要的临床意义。本文将从白血病干细胞的特性、表型特征以及白血病干细胞免疫表型、细胞代谢、表观遗传调节和细胞微环境相关的靶向治疗进行综述。关键词:急性髓系白血病,白血病干细胞,靶向治疗 我们上篇对白血病干细胞的特性进行了总结(详情请戳《综述(上)| 白血病干细胞相关研究进展——白血病干细胞的特性》,今天,我们一起来看看白血病干细胞特殊免疫表型相关靶向治疗的最新进展吧!二、白血病干细胞(LSCs)相关治疗展望靶向治疗的靶点表达在LSCs上的同时,也可能表达在任何正常细胞;因此,为了能使基于LSC的靶向治疗获得临床应用,这种治疗方式的毒性一定要在可接受范围内[2]。研究显示,基于LSCs的异质性,一些推定的LSCs标记至少在部分LSCs中不表达,这也使得单一靶向治疗不可能对所有AML患者都有效[13]。尽管已经提出有一些细胞表面标记可以作为潜在LSC相关靶向治疗靶点,但都没有得到临床上的完全证实[2]。1LSCs特殊免疫表型相关靶向治疗CD33CD33是唾液酸结合的免疫球蛋白样凝集素(sialic acid-binding immunoglobulin-like lectins,SIGLECS)家族的一员,SIGLECS是免疫球蛋白超家族的一个重要分支[2]。CD33是一个髓系标记,从正常的造血祖细胞到成熟粒细胞和单核细胞都有表达[2]。但也有争议,很多数据表明CD33没有表达在多潜能造血干细胞表面[14]。CD33在大多数AMLs中都有表达,而且它在白血病祖细胞中的表达水平比在正常髓系祖细胞中更高。一些病人的LSCs也被发现表达有CD33[15]。ALDHALDH是一组具有相同序列的细胞内酶,参与蛋白伴侣活动,并与维甲酸和活性氧(reactive oxygen species ROS)的代谢有关。数项研究表明ALDH尤其是ALDH1对于维持正常造血干细胞的生理起着至关重要的作用,影响着HSCs与骨髓微环境的相互作用以及HSCs的自我更新、分化、细胞内解毒和抗药。ALDH也参与白血病的发展。敲除范可尼贫血小鼠模型的ALDH2基因,可使其自发产生急性白血病;ALDH1A1和ALDH3A1的缺失促进处于NUP98-HOX10同源融合蛋白治疗中的AML的发展。尽管这些结果提示ALDH基因的缺失可能潜在促进急性白血病的发展,AML幼稚细胞内高ALDH水平却与增强白血病细胞植入NOD/SCID能力以及更坏的临床预后有关。许多研究表明ALDH与其它标记物一起可以识别LSCs[2]。CD123CD123(IL-3受体)在多种造血干细胞来源的CD34+细胞表面都有表达,这些来源包括胎儿肝、脐带血、外周血和骨髓。CD123的表达上调与刺激这些细胞的生长有关。许多研究已经评估了AML中表达的CD123的作用,AML中过表达的CD123时常与FLT3-ITD和NPM1突变有关,并对临床预后有负面影响[2]。有些研究专注于探索CD123的表达在LSCs中的作用。Jordan et al.发现大多数幼稚的AML细胞样本中的CD34+CD38细胞都过表达CD123,并且具有植入NOD/SCID小鼠的能力,正常骨髓中的CD34+CD38细胞低表达CD123[16]。Testa et al.在随后的研究中发现,45%的AML病人的CD123过表达,过表达CD123的幼稚白血病细胞具有更高的增殖活性并具有抗凋亡能力,这些抗凋亡能力是通过灭活生长因子和上调STAT5信号转导通路实现的[17]。这些研究表明尽管CD123的过表达在AML中并不一致,但它显然与干细胞特性有关。最近发现CD34+CD38CD123+ LSCs存在于大约75%的AML样本中,这些细胞的比例可以预测AML病人的疾病是否进展以及整体生存率。这些数据提示CD123或许是最特异的LSCs标记[2]。CLL-1C型凝集素样分子是一种跨膜蛋白,主要表达于异常的造血祖系尤其是外周血和骨髓的髓系细胞中,但在正常的CD34+ HSCs上不表达。研究证明CLL-1表达于92%的AML样本中,其中67%的CD33 AMLs表达CLL-1。随后的研究发现86%的CD34+CD38 AML样本表达CLL-1,移植入NOD/SCID小鼠的CD34+CD38CLL-1+细胞有大量CLL-1+ AML幼稚细胞增殖。最近研究发现CLL-1表达与预后差相关。这些发现突出了CLL-1的表达对于区别LSCs和正常HSCs的作用[2]。其它潜在的LSC标记CD96是免疫球蛋白超家族的一员,最初被发现表达于激活的T细胞。早期研究发现,相比于正常的HSCs,在CD34+CD38 AML细胞中CD96有显著的更高水平的表达。并且在不同的AML样本中,CD96的表达水平有显著差异。值得注意的是,只有CD96+ AML细胞有能成功植入免疫缺陷小鼠的能力,提示CD96是一个与LSC相关的标记。最近一个关于105个急性白血病样本中CD96的表达水平的研究,再次发现AML样本中CD96表达水平的显著差异;并且CD96表达水平低于10%的病人有更高的CR。相似地,有研究证明表达CD96的CD34+CD38CD123+ LSCs与更短的中位生存期有关。共表达三种LSC标记物(CD25、CD123和CD96)与AML病人显著低的总体生存率相关[2]。CD47,能够向巨噬细胞传递“别吃我”信号(与巨噬细胞表面SIRP结合);这种信号分子被发现在大多数原始的AML细胞、巨型肿瘤以及LSCs中高表达,在正常骨髓HSCs低表达。CD47相关靶向治疗的临床试验刚刚开始[2]。CD25,也被称为白介素-2受体(interleukin 2 receptor alpha,IL2Ra),是一种在活化的T细胞和B细胞中表达的跨膜蛋白,一直被作为调节性T细胞的标记抗原。CD32,也被称为FcRII,是在不同分化阶段的髓系细胞(包括单核细胞、中性粒细胞和树突状细胞等)中表达的表面受体,可以结合IgG。研究发现AML病人的LSCs表达CD25和(或)CD32,保持长期多系造血功能的HSCs在分化过程中删除了上述两个表面抗原;因此,这些标记物可能成为LSCs相关靶向治疗的靶点。有研究证明CD25的表达与有害的分子突变(例如FLT3-ITD和DNMT3A突变)有相关性。CD25的表达加上细胞遗传和突变的相关信息可以提高对AML预后的判断,提示CD25可以给AML病人提供独立的判断预后信息。在大于60岁的AML病人中CD25的表达,可作为独立的标记预示着更坏的CR、PFS、OS。若病人化疗后残留的AML幼稚细胞表达CD25,则病人有更高的复发率,进行allo-HSCT的OS更低[2]。TIM-3最初被认为在生产IFN-的CD4+ Th1、CD8+细胞毒性T细胞中特异性表达。研究证实TIM-3在除外APL的大多数AML的LSCs都有表达,但是在正常的HSCs中不表达。TIM-3的表达似乎可以区别LSCs与正常的HSCs,但是它在LSCs中的表达具有异质性[2]。在LSCs中TIM-3的表达似乎与更好的预后以及对化疗敏感相关[18];因为LSCs表达的大部分抗原标记物都与更差的整体预后相关,所以这个发现显得很特别,不过这种关联的真实性也需要进一步的评估。在AML中靶向攻击LSCs区分LSCs和普通HSCs的抗原标记物的发现,促使人们研究可以消除LSCs的同时豁免正常HSCs的新型靶向治疗方式。迄今为止,大部分这些靶向治疗的研究停留在临床前期的评估阶段[2]。此外,如前所述,LSCs的异质性也影响上述靶向治疗的效果,一种单一的靶向治疗不可能对所有的AML病人都有效。大多数临床研究在观察新的靶向药物活性的时候,以“反应”作为观察的终点。但是“反应”与否测量的是所有白血病细胞,它可能会高估或低估了新型靶向药物对LSCs的作用。因此有学者提出使用长期无病生存作为临床上衡量LSC活性的手段[19]。最后,在临床背景下评估这些药物,对于确定他们的副作用和毒性至关重要。CD33或许是临床上研究最多的推定的LSC标记抗原。靶向攻击CD33+细胞的治疗,在复发和年长AML病人中都表现出不错的效果。尽管CD33靶向治疗能够提高临床缓解率,但并不改善整体生存率;这也提示CD33可能主要表达于分化的白血病细胞,而不是LSCs[20]。此外,鉴于CD33在造血祖细胞中的普遍表达,CD33靶向治疗出现全血细胞减少的副作用似乎在所难免。有趣的是,在细胞遗传学分型低危组的AMLs中,CD33靶向治疗可以改善病人的整体生存率。这些数据也为低危型AMLs起源于相对分化成熟的CD33+造血祖细胞提供了额外的证据;同时也进一步印证高危型AMLs的LSCs起源于CD33的造血祖细胞[2]。多项研究表明CD123可能是理想的LSC靶向治疗靶点。几乎不管什么表型的LSCs都表达CD123,但正常的HSCs很少表达或不表达。此外,体外靶向攻击CD123清除LSCs,对HSCs无作用[2]。最近的临床前研究数据也证实了SGN-CD123A,一种抗CD123抗体,能够结合CD123+ AML细胞并诱导DNA损伤、细胞周期改变、细胞凋亡[21]。类似地,相关研究证明CSL362,一种高度亲和的结合CD123的单克隆抗体,在体外对CD34+CD38CD123+ LSCs具有显著的抗体介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell cyto-toxicity ,ADCC),这种毒作用是由自然杀伤细胞(NK细胞)介导的[22]。特别地,CD3xCD123是一种双亲和重靶向(dual-affinity retargeting,DART)抗体,在体内和体外都表现出一种剂量依赖性的T细胞介导的杀灭AML细胞和原始幼稚AML细胞的作用[2]。最近,Bonifant et al诱导T细胞分泌CD123/CD3双特异性衔接分子,并将这些T细胞注入具有AML异种移植物的小鼠中,结果成功将造血正常化,获得了显著的生存受益[23]。有临床前期数据证明,嵌合抗原受体(CAR)T细胞靶向攻击CD123用于治疗AML是有效的[2]。现在,许多早期临床试验都在进行中,旨在评估不同CD123靶向治疗方法的临床获益。类似的技术也被应用于靶向攻击CLL-1,因为这种蛋白,与其它LSC标记物相比,在正常造血细胞中不表达,因此可以利用它靶向攻击白血病细胞,并且可以较好地恢复造血功能。特别地,在体外和体内的AML模型中评估了一种双特异性抗-CD3/抗-CLL-1抗体,在减少AML细胞方面展现出不错的前景[2]。Laborda et al.设计了抗-CLL-1 CAR T细胞,在体外和在广泛CLL-1阳性的异体移植物小鼠模型中,都表现出对AML细胞和原始幼稚AML细胞的强烈活性,并可以豁免正常的HSCs[24]。类似地,Wang et al.开发了一种表达CLL-1受体的CAR T细胞,也在异种移植AML小鼠模型中表现出强烈的抗白血病细胞活性,也同时可以豁免正常HSCs,没有显著的骨髓抑制[25]。根据这些数据,CLL-1靶向治疗看来是一项非常具有前景的治疗方式,尤其因为它在正常HSCs中不表达,但是仍需设计和开发早期临床试验来证实这些结果。ALDH靶向治疗也可能是一个十分具有前景的治疗AML的新方式,但是ALDH在正常HSCs中的高表达,以及在LSCs中的表达差异很大,使得ALDH靶向治疗的研究极具挑战性。基于ALDH在维甲酸代谢中发挥的作用,研究发现全反式维甲酸(all-trans retinoic acid,ATRA)可以促进non-APL AML中ALDH int LSCs的分化,提示ATRA可能可以靶向治疗表达中等水平ALDH的AML[2]。双硫仑,一种ALDH抑制剂,被发现可以通过激活ROS/JNK信号转导通路、抑制NF-B和Nrf2,来选择性诱导LSCs的凋亡。最近发现,双硫仑可以克服唐氏综合征相关AML患者的ALDH high LSCs对硼替佐米和阿糖胞苷的耐药。进一步研究表明双硫仑可以作为靶向攻击表达ALDH的LSCs的靶向治疗药物。二甲氨基硫酯(dimethyl ampal thiolester,DIMATE),另一种ALDH抑制剂,可以特异性抵抗LSCs,但不会抵抗健康的HSCs。这些研究结果很有趣,因为正常HSCs通常高表达ALDH,据此推测ALDH抑制剂应该对正常HSCs有更强的抵抗作用,而研究结果却不然。关于出现这种状况的原因,可能是LSCs和HSCs的ALDH下游信号转导通路不同;也可能是LSCs因为DNA的损伤和对活性氧敏感,所以更依赖ALDH的作用。总之,搞清楚ALDH靶向治疗对LSCs的影响以及它对临床结局的影响十分重要[2]。靶向攻击其它抗原例如CD96、CD25和CD32还未做过详细评估。不过,抗CD96抗体已经证实可以促进ADCC,所以有望成为一种抗AML LSCs的新方式。MicroRNAs例如miR-330-5p,可以下调AML细胞中TIM-3的表达,但没有相关数据显示这种表达下调对AML细胞生存的影响[2]。To be continued未完待续关于白血病干细胞特殊免疫表型相关靶向治疗,就先介绍到这里。在后续发布的《综述(下)| 白血病干细胞相关研究进展——白血病干细胞相关治疗展望》中,我们将带大家一起了解其他白血病干细胞相关治疗的最新进展,敬请期待! 刘加军 教授教授、主任医师、博士生导师中山大学附属第三医院血液科主任欧洲肿瘤协会抗癌分会会员中国免疫协会会员广东省医疗行业协会常委广东省血液学会会员等从事血液病临床及基础工作30余年。曾主持国家自然基金3项,省部级课题8项,在国内外发表论文100余篇,其中SCI论文30余篇。目前担任SCI 杂志 Anti-Cancer Drugs 常务编委、教育部“中国科技论文在线”特邀评审专家等。2006 年被评为教育部“新世纪优秀人才”。2012年荣获广东省科技进步三等奖。
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