Fenretinide特异性诱导急性髓系白血病干细胞凋亡的研究

Leukemic stem cells (LSCs) play important roles in disease initiation, progression and relapse, and represent a critical target for therapeutic intervention. However, current chemotherapeutic agents cannot efficiently eliminate LSCs, becoming a bottleneck in the treatment of acute myelogenous leukemia (AML). LSCs exhibit some specific features such as self-renewal, multi-differentiation and drug resistance, which confer LSCs poor clinical prognosis in leukemia therapy. Our pilot work found that fenretinide, a well-tolerated vitamin A derivative, was capable of eradicating AML CD34+CD38- cells but not normal hematopoietic progenitor/stem cells at physiologically achievable concentrations. Based on this finding, we propose that fenretinide is a potential agent that can selectively target AML-initiating cells. In this study, we will perform a series of animal assays, cell biology and molecular biology experiments to show the efficacy of fenretinide in targeting AML initiating cells and explore combinational chemotherapy regimens to reduce the application dosage and side effects of current chemotherapeutic agents. Moreover, we will investigate the mechanism of fenretinide in eradicating AML initiating cells by integrating RNA-Seq technology and bioinformatics analysis. This study will not only provide insights into leukemia treatment but also deepen our understanding of the pathogenesis and treatment strategies of leukemia.

近年研究表明，常规的化疗药物不能有效杀伤一小群具有自我更新和无限增殖分化潜能的白血病干细胞，往往导致白血病复发、转移和治疗失败。我们的前期工作提示：Fenretinide这一低毒性的维甲酸衍生物在体外能特异性诱导急性髓系白血病（AML）干细胞凋亡，而对正常造血干/祖细胞没有明显毒性作用。本研究拟在此基础上，采用实验动物学和细胞生物学方法对Fenretinide杀伤白血病干细胞的效能进行评价，并探索与化疗药物合用提高治疗效果并降低化疗药物剂量和毒副作用的潜在价值；同时，将通过整合RNA-Seq技术和分子生物学等方法对其特异性诱导白血病干细胞凋亡的分子机制进行探讨。本研究不仅为优化白血病的治疗治疗方案提供新思路，也能更深层次地认识白血病的发生和治疗机制。

白血病干细胞逃避化疗药物是临床上白血病耐药和复发的主要原因。然而有效地靶向白血病干细胞的药物却非常缺乏。通过高通量组学技术，我们发现小分子化合物fenretinide通过激活细胞内ROS水平激活应急相关调控因子NRF2和HSF1而诱导白血病细胞凋亡。将fenretinide作用AML临床样本，发现fenretinide特异性杀伤AML CD34+CD38-的细胞，而对正常造血干/祖细胞没有明显毒性作用。进一步通过克隆形成实验，发现fenretinide能抑制AML CD34+细胞的克隆增殖能力。我们又利用小鼠模型验证fenretinide能够抑制白血病干细胞自我更新能力。最后我们利用表达谱研究，揭示了fenretinide诱导凋亡的分子机制，发现fenretinide通过抑制白血病干细胞中NF-κB通路和WNT通路诱导细胞凋亡。这一研究对探索与开发靶向清除白血病干细胞改善白血病治疗有着积极的实际意义。同时，我们还对致病融合蛋白在急性髓系白血病致病中的重要转录调控机制进行了深入研究。利用ChIP-seq高通量技术手段发现M2b白血病中致病融合蛋白AML1-ETO与野生型AML1通过RHD结构域相互作用，识别相邻但长短不同的motif而结合在相同的DNA区段上。并且根据不同的结合信号强度差异性调控下游的靶基因。并且进一步证明AP-1能够与AML1-ETO相互作用参与下游靶基因的激活。我们还发现致病融合蛋白PML/RARα能够协同抑制PSMBs表达，从而使得APL细胞逃避T细胞的识别和攻击。这一工作从融合蛋白角度揭示了白血病细胞免疫逃避的分子机制。PML/RARα还能够特异性抑制的细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子家族成员CDKN2C以及CDKN2D的表达，不仅影响了细胞周期调控，还干扰了细胞分化。这一工作从细胞周期调控及细胞分化共同调节因子受到抑制的角度解析了PML/RARα致白血病发生的致病机理。此外，我们还整合多层次高通量技术研究长链非编码RNA介导的转录调控在AML发生中的功能和机制，多角度诠释AML发病及药物治疗作用的重要转录调控机制，这也对优化白血病的治疗治疗方案提供新思路，也能更深层次地认识白血病的发生和治疗机制。在本项目的资助下，共完成了6篇SCI文章，其中Blood一篇、PNAS一篇、Oncogene一篇及两篇综述。