新的大黄素衍生物对急性白血病干细胞的作用研究

Acute leukemia (AL) is a clonal disease characterized by heterogeneous involvement of hematopoietic stem cell/progenitor cell populations. Chemotherapy is an important treatment of AL , after which Complete remission is achieved in approximately 70-85 percent of patients, However, most patients eventually died of relapse or drug resistance. One of the major causes of relapse is the residue leukemia stem cell (LSC).We have shown that the emodin can inhibit proliferation and induce cell apoptosis in myeloid leukemical cell lines (K562,HL-60) and lymphoid leukemical cell lines (Jurakt). Also, PI3K, NF-κB signal transduction pathway may be involved in the apoptosis induced by emodin. Recently, based on previous results, we have designed a new emodin derivatives named E35, which has even higher antitumor activity than emodin. This study is to explore the in vitro and in vivo effect of E35 on LSC. By animal models and cell lines, we want to find out the mechanisms and effects of E35 induced apoptosis in LSC , further more, we will investigate the changes in the signal transduction pathways involved in E35 reversed multidrug resistance.Results of the study may provide a experimental basis of emodin derivatives E35 in acute leukemia reasearch for the clinical application.

急性白血病（Acute leukemia，AL）是一组造血干/祖系细胞恶性克隆性疾病，经化疗的完全缓解率可达70-85%，大多数患者终因复发导致耐药难治而死亡。主要原因之一是体内存在白血病干细胞（Leukemia Stem Cell,LSC）。我们前期研究显示，大黄素能抑制K562、HL-60、Jurakt等髓系和淋系白血病细胞株增殖及诱导细胞凋亡。PI3K、NF-кB信号转导通路可能参与大黄素诱导细胞凋亡作用。在此基础上，我们设计、合成并筛选出新的大黄素衍生物-E35，具有比大黄素更高的抗肿瘤活性。本课题将大黄素衍生物E35作用于急性白血病LSC，并构建白血病NOD/SCID小鼠模型，从体外细胞到动物体内试验，明确E35诱导LSC凋亡的作用和机制，从而逆转耐药，清除恶性克隆，探讨其中涉及的信号转导通路分子的变化，为大黄素衍生物E35在今后应用于急性白血病临床前研究提供实验依据。

急性白血病(Acute Leukemia, AL)是一组造血干/祖系细胞恶性克隆性疾病， 患者5年无病生存率少于30%。白血病干细胞（Leukemia stem cell, LSC）是 AL 复发、耐药发生的重要根源。LSC通常处于静止期,对常规化疗药物十分不敏感,且容易对多种化疗药物产生交叉耐药现象。靶向治疗LSC，克服耐药，有可能成为根治AL的重要策略。课题组前期研究发现，大黄素具有抑制多种白血病细胞株增殖、诱导凋亡作用。在此基础上,设计、合成新的大黄素衍生物E35，从多药耐药细胞株和患者原代急性白血病细胞水平对急性白血病干细胞进行体外作用研究，旨在探讨E35对AL LSC的作用影响，并探讨其中可能涉及的作用机制。（1）通过对急性髓系白血病多药耐药细胞株HL-60/ADR LSC（HARs）和具有急性髓系白血病干细胞样特性细胞株KG1a LSC的研究显示，E35对LSC具有明显抑制作用，呈时效和量效关系, 对KG1a和HARs 的IC50值分别为15.33±3.88 µmol/L和9.12±0.08 µmol/L。并且，E35以浓度依赖方式抑制AL原代细胞LSC存活, 该抑制作用具有一定选择性，对正常细胞的影响不及白血病细胞明显。（2）不同浓度E35能够有效诱导KG1a、HARs细胞凋亡，呈量效关系。经E35共培养后的急性白血病原代细胞以及分选后的CD34+ 和CD34+CD38-细胞，均可见不同程度的凋亡细胞诱导效应。（3）集落形成试验结果进一步显示，E35能够在白血病干/祖细胞水平影响白血病细胞增殖活性，E35处理组KG1a、HARs和原代AL细胞集落形成率显著下调，对正常细胞集落形成影响较小。（4）E35可以显著下调ABCB1/MDR1、ABCG2/BCRP、GSTπ、TopIIβ、BCL-2、C-MYC、hTERT等LSC及多药耐药相关基因RNA和蛋白表达水平，同时抑制p-Akt、Procaspase-3、Procaspase-9等蛋白表达，提示PI3K/Akt信号通路活化受阻，Caspase 介导的级联激活诱导凋亡效应在新的大黄素衍生物E35抑制LSC过程中发挥重要作用。本研究成果将为今后E35应用于急性白血病患者，特别是难治复发患者提供充分的临床前研究依据，同时，也为开发我国传统中药宝库资源做出贡献。