血液內(nèi)科

綜述（中）| 白血病干細胞相關(guān)研究進展——白血病干細胞特殊免疫表型相關(guān)靶向治療原創(chuàng)劉加軍醫(yī)脈通血液科8月5日中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院血液內(nèi)科劉加軍作者：劉加軍 中山大學(xué)附屬三院血液科摘要：急性髓系白血?。ˋcute myeloid leukemia，AML）是一類高度異質(zhì)的血液系統(tǒng)惡性腫瘤，以骨髓與外周血中原始和幼稚細胞異常增生為主要特征。近年來，隨著對AML的發(fā)病機制、靶向治療和預(yù)后的大量研究，AML的診治水平得到明顯提高，但是該病的總體治療效果仍欠佳，5年生存率仍不足50%。研究認為，AML患者體內(nèi)存在少數(shù)白血病始動細胞，通常被稱為白血病干細胞（Leukemic stem cells，LSCs），白血病干細胞具有自我更新的能力和抗藥性，是白血病病情持續(xù)和復(fù)發(fā)的主要原因。研究白血病干細胞的生物學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)特性以及它們的異質(zhì)性，對于AML的靶向治療及改善AML的預(yù)后具有十分重要的臨床意義。本文將從白血病干細胞的特性、表型特征以及白血病干細胞免疫表型、細胞代謝、表觀遺傳調(diào)節(jié)和細胞微環(huán)境相關(guān)的靶向治療進行綜述。關(guān)鍵詞：急性髓系白血病，白血病干細胞，靶向治療 我們上篇對白血病干細胞的特性進行了總結(jié)（詳情請戳《綜述（上）| 白血病干細胞相關(guān)研究進展——白血病干細胞的特性》，今天，我們一起來看看白血病干細胞特殊免疫表型相關(guān)靶向治療的最新進展吧！二、白血病干細胞（LSCs）相關(guān)治療展望靶向治療的靶點表達在LSCs上的同時，也可能表達在任何正常細胞；因此，為了能使基于LSC的靶向治療獲得臨床應(yīng)用，這種治療方式的毒性一定要在可接受范圍內(nèi)[2]。研究顯示，基于LSCs的異質(zhì)性，一些推定的LSCs標(biāo)記至少在部分LSCs中不表達，這也使得單一靶向治療不可能對所有AML患者都有效[13]。盡管已經(jīng)提出有一些細胞表面標(biāo)記可以作為潛在LSC相關(guān)靶向治療靶點，但都沒有得到臨床上的完全證實[2]。1LSCs特殊免疫表型相關(guān)靶向治療CD33CD33是唾液酸結(jié)合的免疫球蛋白樣凝集素（sialic acid-binding immunoglobulin-like lectins，SIGLECS）家族的一員，SIGLECS是免疫球蛋白超家族的一個重要分支[2]。CD33是一個髓系標(biāo)記，從正常的造血祖細胞到成熟粒細胞和單核細胞都有表達[2]。但也有爭議，很多數(shù)據(jù)表明CD33沒有表達在多潛能造血干細胞表面[14]。CD33在大多數(shù)AMLs中都有表達，而且它在白血病祖細胞中的表達水平比在正常髓系祖細胞中更高。一些病人的LSCs也被發(fā)現(xiàn)表達有CD33[15]。ALDHALDH是一組具有相同序列的細胞內(nèi)酶，參與蛋白伴侶活動，并與維甲酸和活性氧（reactive oxygen species ROS）的代謝有關(guān)。數(shù)項研究表明ALDH尤其是ALDH1對于維持正常造血干細胞的生理起著至關(guān)重要的作用，影響著HSCs與骨髓微環(huán)境的相互作用以及HSCs的自我更新、分化、細胞內(nèi)解毒和抗藥。ALDH也參與白血病的發(fā)展。敲除范可尼貧血小鼠模型的ALDH2基因，可使其自發(fā)產(chǎn)生急性白血?。籄LDH1A1和ALDH3A1的缺失促進處于NUP98-HOX10同源融合蛋白治療中的AML的發(fā)展。盡管這些結(jié)果提示ALDH基因的缺失可能潛在促進急性白血病的發(fā)展，AML幼稚細胞內(nèi)高ALDH水平卻與增強白血病細胞植入NOD/SCID能力以及更壞的臨床預(yù)后有關(guān)。許多研究表明ALDH與其它標(biāo)記物一起可以識別LSCs[2]。CD123CD123（IL-3受體）在多種造血干細胞來源的CD34+細胞表面都有表達，這些來源包括胎兒肝、臍帶血、外周血和骨髓。CD123的表達上調(diào)與刺激這些細胞的生長有關(guān)。許多研究已經(jīng)評估了AML中表達的CD123的作用，AML中過表達的CD123時常與FLT3-ITD和NPM1突變有關(guān)，并對臨床預(yù)后有負面影響[2]。有些研究專注于探索CD123的表達在LSCs中的作用。Jordan et al.發(fā)現(xiàn)大多數(shù)幼稚的AML細胞樣本中的CD34+CD38細胞都過表達CD123，并且具有植入NOD/SCID小鼠的能力，正常骨髓中的CD34+CD38細胞低表達CD123[16]。Testa et al.在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)，45%的AML病人的CD123過表達，過表達CD123的幼稚白血病細胞具有更高的增殖活性并具有抗凋亡能力，這些抗凋亡能力是通過滅活生長因子和上調(diào)STAT5信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路實現(xiàn)的[17]。這些研究表明盡管CD123的過表達在AML中并不一致，但它顯然與干細胞特性有關(guān)。最近發(fā)現(xiàn)CD34+CD38CD123+ LSCs存在于大約75%的AML樣本中，這些細胞的比例可以預(yù)測AML病人的疾病是否進展以及整體生存率。這些數(shù)據(jù)提示CD123或許是最特異的LSCs標(biāo)記[2]。CLL-1C型凝集素樣分子是一種跨膜蛋白，主要表達于異常的造血祖系尤其是外周血和骨髓的髓系細胞中，但在正常的CD34+ HSCs上不表達。研究證明CLL-1表達于92%的AML樣本中，其中67%的CD33 AMLs表達CLL-1。隨后的研究發(fā)現(xiàn)86%的CD34+CD38 AML樣本表達CLL-1，移植入NOD/SCID小鼠的CD34+CD38CLL-1+細胞有大量CLL-1+ AML幼稚細胞增殖。最近研究發(fā)現(xiàn)CLL-1表達與預(yù)后差相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)突出了CLL-1的表達對于區(qū)別LSCs和正常HSCs的作用[2]。其它潛在的LSC標(biāo)記CD96是免疫球蛋白超家族的一員，最初被發(fā)現(xiàn)表達于激活的T細胞。早期研究發(fā)現(xiàn)，相比于正常的HSCs，在CD34+CD38 AML細胞中CD96有顯著的更高水平的表達。并且在不同的AML樣本中，CD96的表達水平有顯著差異。值得注意的是，只有CD96+ AML細胞有能成功植入免疫缺陷小鼠的能力，提示CD96是一個與LSC相關(guān)的標(biāo)記。最近一個關(guān)于105個急性白血病樣本中CD96的表達水平的研究，再次發(fā)現(xiàn)AML樣本中CD96表達水平的顯著差異；并且CD96表達水平低于10%的病人有更高的CR。相似地，有研究證明表達CD96的CD34+CD38CD123+ LSCs與更短的中位生存期有關(guān)。共表達三種LSC標(biāo)記物(CD25、CD123和CD96)與AML病人顯著低的總體生存率相關(guān)[2]。CD47，能夠向巨噬細胞傳遞“別吃我”信號（與巨噬細胞表面SIRP結(jié)合）；這種信號分子被發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)原始的AML細胞、巨型腫瘤以及LSCs中高表達，在正常骨髓HSCs低表達。CD47相關(guān)靶向治療的臨床試驗剛剛開始[2]。CD25，也被稱為白介素-2受體（interleukin 2 receptor alpha，IL2Ra），是一種在活化的T細胞和B細胞中表達的跨膜蛋白，一直被作為調(diào)節(jié)性T細胞的標(biāo)記抗原。CD32，也被稱為FcRII，是在不同分化階段的髓系細胞（包括單核細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞等）中表達的表面受體，可以結(jié)合IgG。研究發(fā)現(xiàn)AML病人的LSCs表達CD25和（或）CD32，保持長期多系造血功能的HSCs在分化過程中刪除了上述兩個表面抗原；因此，這些標(biāo)記物可能成為LSCs相關(guān)靶向治療的靶點。有研究證明CD25的表達與有害的分子突變（例如FLT3-ITD和DNMT3A突變）有相關(guān)性。CD25的表達加上細胞遺傳和突變的相關(guān)信息可以提高對AML預(yù)后的判斷，提示CD25可以給AML病人提供獨立的判斷預(yù)后信息。在大于60歲的AML病人中CD25的表達，可作為獨立的標(biāo)記預(yù)示著更壞的CR、PFS、OS。若病人化療后殘留的AML幼稚細胞表達CD25，則病人有更高的復(fù)發(fā)率，進行allo-HSCT的OS更低[2]。TIM-3最初被認為在生產(chǎn)IFN-的CD4+ Th1、CD8+細胞毒性T細胞中特異性表達。研究證實TIM-3在除外APL的大多數(shù)AML的LSCs都有表達，但是在正常的HSCs中不表達。TIM-3的表達似乎可以區(qū)別LSCs與正常的HSCs，但是它在LSCs中的表達具有異質(zhì)性[2]。在LSCs中TIM-3的表達似乎與更好的預(yù)后以及對化療敏感相關(guān)[18]；因為LSCs表達的大部分抗原標(biāo)記物都與更差的整體預(yù)后相關(guān)，所以這個發(fā)現(xiàn)顯得很特別，不過這種關(guān)聯(lián)的真實性也需要進一步的評估。在AML中靶向攻擊LSCs區(qū)分LSCs和普通HSCs的抗原標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)，促使人們研究可以消除LSCs的同時豁免正常HSCs的新型靶向治療方式。迄今為止，大部分這些靶向治療的研究停留在臨床前期的評估階段[2]。此外，如前所述，LSCs的異質(zhì)性也影響上述靶向治療的效果，一種單一的靶向治療不可能對所有的AML病人都有效。大多數(shù)臨床研究在觀察新的靶向藥物活性的時候，以“反應(yīng)”作為觀察的終點。但是“反應(yīng)”與否測量的是所有白血病細胞，它可能會高估或低估了新型靶向藥物對LSCs的作用。因此有學(xué)者提出使用長期無病生存作為臨床上衡量LSC活性的手段[19]。最后，在臨床背景下評估這些藥物，對于確定他們的副作用和毒性至關(guān)重要。CD33或許是臨床上研究最多的推定的LSC標(biāo)記抗原。靶向攻擊CD33+細胞的治療，在復(fù)發(fā)和年長AML病人中都表現(xiàn)出不錯的效果。盡管CD33靶向治療能夠提高臨床緩解率，但并不改善整體生存率；這也提示CD33可能主要表達于分化的白血病細胞，而不是LSCs[20]。此外，鑒于CD33在造血祖細胞中的普遍表達，CD33靶向治療出現(xiàn)全血細胞減少的副作用似乎在所難免。有趣的是，在細胞遺傳學(xué)分型低危組的AMLs中，CD33靶向治療可以改善病人的整體生存率。這些數(shù)據(jù)也為低危型AMLs起源于相對分化成熟的CD33+造血祖細胞提供了額外的證據(jù)；同時也進一步印證高危型AMLs的LSCs起源于CD33的造血祖細胞[2]。多項研究表明CD123可能是理想的LSC靶向治療靶點。幾乎不管什么表型的LSCs都表達CD123，但正常的HSCs很少表達或不表達。此外，體外靶向攻擊CD123清除LSCs，對HSCs無作用[2]。最近的臨床前研究數(shù)據(jù)也證實了SGN-CD123A，一種抗CD123抗體，能夠結(jié)合CD123+ AML細胞并誘導(dǎo)DNA損傷、細胞周期改變、細胞凋亡[21]。類似地，相關(guān)研究證明CSL362，一種高度親和的結(jié)合CD123的單克隆抗體，在體外對CD34+CD38CD123+ LSCs具有顯著的抗體介導(dǎo)的細胞毒作用（antibody-dependent cell cyto-toxicity ，ADCC），這種毒作用是由自然殺傷細胞（NK細胞）介導(dǎo)的[22]。特別地，CD3xCD123是一種雙親和重靶向（dual-affinity retargeting，DART）抗體，在體內(nèi)和體外都表現(xiàn)出一種劑量依賴性的T細胞介導(dǎo)的殺滅AML細胞和原始幼稚AML細胞的作用[2]。最近，Bonifant et al誘導(dǎo)T細胞分泌CD123/CD3雙特異性銜接分子，并將這些T細胞注入具有AML異種移植物的小鼠中，結(jié)果成功將造血正?；?，獲得了顯著的生存受益[23]。有臨床前期數(shù)據(jù)證明，嵌合抗原受體（CAR）T細胞靶向攻擊CD123用于治療AML是有效的[2]?，F(xiàn)在，許多早期臨床試驗都在進行中，旨在評估不同CD123靶向治療方法的臨床獲益。類似的技術(shù)也被應(yīng)用于靶向攻擊CLL-1，因為這種蛋白，與其它LSC標(biāo)記物相比，在正常造血細胞中不表達，因此可以利用它靶向攻擊白血病細胞，并且可以較好地恢復(fù)造血功能。特別地，在體外和體內(nèi)的AML模型中評估了一種雙特異性抗-CD3/抗-CLL-1抗體，在減少AML細胞方面展現(xiàn)出不錯的前景[2]。Laborda et al.設(shè)計了抗-CLL-1 CAR T細胞，在體外和在廣泛CLL-1陽性的異體移植物小鼠模型中，都表現(xiàn)出對AML細胞和原始幼稚AML細胞的強烈活性，并可以豁免正常的HSCs[24]。類似地，Wang et al.開發(fā)了一種表達CLL-1受體的CAR T細胞，也在異種移植AML小鼠模型中表現(xiàn)出強烈的抗白血病細胞活性，也同時可以豁免正常HSCs，沒有顯著的骨髓抑制[25]。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，CLL-1靶向治療看來是一項非常具有前景的治療方式，尤其因為它在正常HSCs中不表達，但是仍需設(shè)計和開發(fā)早期臨床試驗來證實這些結(jié)果。ALDH靶向治療也可能是一個十分具有前景的治療AML的新方式，但是ALDH在正常HSCs中的高表達，以及在LSCs中的表達差異很大，使得ALDH靶向治療的研究極具挑戰(zhàn)性?；贏LDH在維甲酸代謝中發(fā)揮的作用，研究發(fā)現(xiàn)全反式維甲酸（all-trans retinoic acid，ATRA）可以促進non-APL AML中ALDH int LSCs的分化，提示ATRA可能可以靶向治療表達中等水平ALDH的AML[2]。雙硫侖，一種ALDH抑制劑，被發(fā)現(xiàn)可以通過激活ROS/JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、抑制NF-B和Nrf2，來選擇性誘導(dǎo)LSCs的凋亡。最近發(fā)現(xiàn)，雙硫侖可以克服唐氏綜合征相關(guān)AML患者的ALDH high LSCs對硼替佐米和阿糖胞苷的耐藥。進一步研究表明雙硫侖可以作為靶向攻擊表達ALDH的LSCs的靶向治療藥物。二甲氨基硫酯（dimethyl ampal thiolester，DIMATE），另一種ALDH抑制劑，可以特異性抵抗LSCs，但不會抵抗健康的HSCs。這些研究結(jié)果很有趣，因為正常HSCs通常高表達ALDH，據(jù)此推測ALDH抑制劑應(yīng)該對正常HSCs有更強的抵抗作用，而研究結(jié)果卻不然。關(guān)于出現(xiàn)這種狀況的原因，可能是LSCs和HSCs的ALDH下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路不同；也可能是LSCs因為DNA的損傷和對活性氧敏感，所以更依賴ALDH的作用?？傊闱宄嗀LDH靶向治療對LSCs的影響以及它對臨床結(jié)局的影響十分重要[2]。靶向攻擊其它抗原例如CD96、CD25和CD32還未做過詳細評估。不過，抗CD96抗體已經(jīng)證實可以促進ADCC，所以有望成為一種抗AML LSCs的新方式。MicroRNAs例如miR-330-5p，可以下調(diào)AML細胞中TIM-3的表達，但沒有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示這種表達下調(diào)對AML細胞生存的影響[2]。To be continued未完待續(xù)關(guān)于白血病干細胞特殊免疫表型相關(guān)靶向治療，就先介紹到這里。在后續(xù)發(fā)布的《綜述（下）| 白血病干細胞相關(guān)研究進展——白血病干細胞相關(guān)治療展望》中，我們將帶大家一起了解其他白血病干細胞相關(guān)治療的最新進展，敬請期待！ 劉加軍 教授教授、主任醫(yī)師、博士生導(dǎo)師中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院血液科主任歐洲腫瘤協(xié)會抗癌分會會員中國免疫協(xié)會會員廣東省醫(yī)療行業(yè)協(xié)會常委廣東省血液學(xué)會會員等從事血液病臨床及基礎(chǔ)工作30余年。曾主持國家自然基金3項，省部級課題8項，在國內(nèi)外發(fā)表論文100余篇，其中SCI論文30余篇。目前擔(dān)任SCI 雜志 Anti-Cancer Drugs 常務(wù)編委、教育部“中國科技論文在線”特邀評審專家等。2006 年被評為教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”。2012年榮獲廣東省科技進步三等獎。