白血病干细胞源性巨噬样细胞在急性髓系白血病复发中的作用及治疗学意义

Leukemic stem cells (LSCs) are the reason for relapse of acute myeloid leukemia (AML). Abnormal hematopoietic microenvironment provides shelter for LSCs. Our previous study found that a group of LSCs-derived macrophage-like cells in AML patient hematopoietic microenvironment. The proportion of LSCs-derived macrophage-like cells in relapsed patients is significantly higher than that in newly diagnosed patients. Our previous functional studies have demonstrated that LSCs-derived macrophage-like cells could maintain self-renewal characteristics and promote drug-resistance phenotype expression of LSCs. In-depth study on the role of LSCs-derived macrophage-like cells in AML relapse has important therapeutic significance. This project is planned to further validate the biological characteristics of LSCs-derived macrophage-like cells in a large sample. Then, we will focus on the role of LSCs-derived macrophage-like cells on the relapse of AML by tracer technique in vivo. We will also study the role and potential molecular mechanism of LSCs-derived macrophage-like cells participating in LSCs self-renew and drug- resistance. Thus confirm the scientific hypothesis – “LSCs-derived macrophage-like cells involved in AML relapse”. The resultant findings will help us to understand the biological role of LSCs-derived macrophage-like cells on the relapse of AML and the formation mechanism of AML abnormal hematopoietic microenvironment, furthermore, to provide practical design ideas for explore AML novel treatment modalities.

白血病干细胞(LSCs)是急性髓系白血病(AML)复发的根源，骨髓异常造血微环境为LSCs提供庇护。我们前期研究发现AML患者骨髓造血微环境中存在一群来源于LSCs的巨噬样细胞，且复发患者该细胞比例明显高于初诊患者；初步功能研究显示LSCs源性巨噬样细胞具有维持LSCs自我更新及促进其耐药表型表达的作用，深入探讨其与LSCs相互作用关系及其在AML复发中的作用具有重要的治疗学意义。本项目将进一步大样本验证LSCs源性巨噬样细胞生物学特点，重点采用小鼠体内示踪技术验证其在AML复发中的作用，阐明其参与LSCs干性维持和耐药复发的作用和可能机制，证实“LSCs来源巨噬样细胞参与急性髓系白血病复发”这一科学假说，并以此为靶点，探寻可能的治疗干预靶点。为全面认识LSCs源性巨噬样细胞在AML复发中的作用，阐明AML异常造血微环境形成机制提供理论依据，也为AML新型治疗模式的探索提供可行的设计思路。

白血病干细胞(LSCs)是急性髓系白血病(AML)复发的根源，骨髓异常造血微环境为LSCs提供庇护。我们前期研究发现AML患者骨髓造血微环境中存在一群来源于LSCs的巨噬样细胞，且复发患者该细胞比例明显高于初诊患者；初步功能研究显示LSCs源性巨噬样细胞具有维持LSCs自我更新及促进其耐药表型表达的作用，深入探讨其与LSCs相互作用关系及其在AML复发中的作用具有重要的治疗学意义。本项目用流式细胞技术分选AML细胞系Kasumi-3和原代AML骨髓标本中CD34+CD38-CD123+ AML LSCs。 培养获得的AML LSCs源性巨噬样细胞呈多形性，以多角形和椭圆形贴壁细胞为主，透射电镜发现细胞呈椭圆形，胞浆丰富，有较多空泡。细胞特异性表达CD11b、CD163、CD206；以AML1/ETO为标记，证明AML LSCs源性巨噬样细胞与AML LSCs细胞具有同源性，均检测到不同水平AML1/ETO融合基因表达；ELISA检测AML LSCs源性巨噬样细胞培养上清细胞因子水平：IL-10分泌高峰在培养第8天，分泌量为12.2pg/ml，IL-13的分泌高峰在第10天，分泌量为14.1pg/ml；细菌吞噬试验证明其可吞噬大量呈绿色杆状荧光的E. coli菌，随着孵育时间的延长，吞噬数量逐渐增多。激光共聚焦显微镜观察发现与AML LSCs源性巨噬样细胞共培养的Kasumi-3细胞表面ABC转运蛋白表达明显强于对照组，对柔红霉素（DNR）摄药量低于悬浮培养Kasumi-3细胞，对阿霉素（ADM）、阿糖胞苷（Ara-C）和足叶乙甙（VP-16）均有一定的耐药性。通过对GEO数据库检索、GEO2R分析和TCGA数据库的在线分析，得到34个基因与AML预后显著相关基因；通过基因表达量、其他AML数据库分析及文献阅读，最终确定GREM1基因为LAMs参与白血病调控的关键因子；进一步进行互作基因的GO分析，确定GREM1通过影响线粒体能量代谢阻抑白血病细胞凋亡，参与AML发生。本研究为全面认识LSCs源性巨噬样细胞在AML复发中的作用，阐明AML异常造血微环境形成机制提供理论依据，也为AML新型治疗模式的探索提供可行的设计思路。