慢性粒细胞白血病发病机制PPT课件

.慢性髓性白血病的发病机制，干细胞的定义和性质，如造血干细胞，干细胞特性是慢性髓系白血病干细胞的基本属性。慢性粒细胞白血病干细胞来源于BCR-阿布勒突变的造血干细胞，并能自我更新和维持惰性细胞周期蛋白。在这个阶段，慢性粒细胞白血病干细胞和分化的慢性粒细胞白血病细胞在功能、形态和表型上几乎没有区别。尽管自我更新的能力被认为是维持慢性髓系白血病干细胞的关键，但相关的机制和信号转导途径仍不明确。最近的研究表明，Wnt/-连环蛋白信号对维持正常和慢性粒细胞白血病干细胞至关重要。Hedgehog(Hh)信号已被证明对CML干细胞的扩增和维持是必要的。早幼粒细胞白血病蛋白(PML)已被证明在造血干细胞维持中发挥关键作用。慢性粒细胞白血病患者的干细胞和祖细胞的表型不同于正常人。例如，与正常祖细胞不同，血液循环中大多数白血病的粒细胞单核细胞集落形成单位(CFU-巨噬细胞集落形成单位)表达高水平的粘附受体CD44和低水平的L-选择素。白血病CD34细胞过度表达多药耐药表型的P糖蛋白。许多抗凋亡蛋白在慢性粒细胞白血病中高度表达，并促进细胞的耐药性。CD34细胞在静止期表达过多的Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1和XIAP。造血干细胞的特点是可在细胞表面表达，并可泵出特定的药物。与正常细胞相比，发现上述两种转运蛋白在慢性丙型肝炎患者的原始细胞中过度表达。与正常细胞相比，慢性阻塞性肺疾病患者原始细胞中Oct-1的表达降低。oct-1是一种转运蛋白，负责吸收特定药物，包括伊马替尼。ABCB1和ABCG2表达增加和Oct-1表达减少的组合可能导致慢性粒细胞白血病祖细胞对治疗的不良反应。花生四烯酸5-脂氧合酶基因(Alox15/15-LO)是近年来发现的由BCR-阿布勒诱导的一种调节因子。它对伊马替尼没有反应，对慢性粒细胞白血病干细胞的功能非常重要。在没有阿洛克斯15的情况下，BCR-阿洛克斯不能在小鼠中诱导慢性粒细胞白血病。此外，Alox15的缺失通过影响细胞分裂和凋亡而削弱了LSC的功能，最终导致了LSCs的耗竭。在人类慢性髓系白血病细胞和CD34细胞中，Alox15敲除或抑制15-LO可显著降低存活率。缺少Alox15会改变已知致癌物PTEN、PI3K/阿克和转录因子ICSBP的表达。最近的研究表明，FoxO因子是维持慢性粒细胞白血病启动细胞的关键。FOXO活性受BCR-ABL1-AKT信号负调节，受TKI疗法和Pten正调节。然而，FOXO3A介导的CML起始细胞自我更新和维持的机制仍不清楚。最近的研究已经确定BCL6原癌基因是CML启动细胞自我更新信号中FOXO下游的一个关键效应子。BCL6抑制CML细胞中的Arf和p53，是白血病发生和集落形成所必需的。Notch信号是造血干细胞自我更新和存活的关键。研究评估了慢性粒细胞白血病患者和正常人的骨髓(NBM)CD34干细胞和祖细胞中BCR-ABL和Notch信号之间的关系、Notch和下游靶基因Hes1的表达模式。在原始CD34 Thy亚型CMLCD34细胞中Notch1、Notch2和Hes1显著增加，表明在慢性髓细胞白血病原始细胞中Notch信号活性。数据显示，伊马替尼诱导的BCR-阿布勒抑制导致Notch活性的显著上调。同样，抑制Notch导致BCR-ABL的过度激活。因此，CMLNotch和BCR-阿布勒之间的对立关系已经确定。TKI治疗慢性粒细胞白血病干细胞可以有效地抑制BCR-阿布勒激酶活性，这表明额外的激酶依赖机制有助于LSC生存。人骨髓间充质干细胞(MSCs)的共培养显著抑制暴露于TKI的CML干/祖细胞的凋亡并保存它们，保持它们的克隆形成能力和植入免疫缺陷小鼠的潜力。研究发现，在间充质干细胞介导的TKI疗法中，N-钙粘蛋白受体在保护慢性粒细胞白血病祖细胞中发挥重要作用。钙粘蛋白介导的间充质干细胞粘附和胞质钙粘蛋白连环蛋白的形成外源性Wnt信号增加介导的-连环蛋白信号通路在骨髓间充质干细胞介导的TKI疗法中起着重要作用。最近的其他研究表明，肿瘤抑制基因PTEN被慢性粒细胞白血病干细胞中的bcr-abl表达下调，PTEN缺失加速了小鼠慢性粒细胞白血病的发展，证明了PTEN在调节白血病干细胞中的关键作用。CD34原始CML细胞的系统基因分析显示了多种信号通路的激活，伴随着DNA修复的减少、异常粘附和归巢，以及蛋白酶体蛋白信号通路的激活。BCR-ABL融合基因，CML原始细胞粘附(接触和锚定)缺陷使其摆脱了通常通过细胞因子信使从微环境细胞接收的控制信号的控制。这些信号维持细胞存活、死亡、细胞增殖和细胞分化的平衡。不依赖酪氨酸激酶的细胞骨架蛋白的异常磷酸化被认为是导致慢性粒细胞白血病细胞整合功能障碍的关键因素。ABL基因位于正常9号染色体的q34和qter之间，BCR和SIS基因位于22号染色体的q11和qter之间。右边是t(9；22).9号染色体的ABL被转位到22号染色体的M-BCR序列，22号染色体的末端部分被转移到9号染色体的长臂上。22q-是Ph染色体。BCR，断点群集区；细胞病毒猴肉瘤病毒转化基因；IGL，免疫球蛋白轻链基因。9号染色体上的ABL基因突变和22号染色体上的BCR基因突变是慢性粒细胞白血病发病的关键。免疫球蛋白是正常细胞中免疫球蛋白基因的同源病毒癌基因。该基因(v-abl)可在体外诱导细胞恶性转化，并在易感小鼠中诱导白血病。上图显示了正常的ABL和BCR基因BCR-ABL融合基因。图中上半部分的垂直箭头表示ABL中可能的断点位置。请注意ABL8604met基因的上游位置。BCR基因包含25个外显子，包括第一(e1)和第二(e2)外显子。三个断点群区域的位置显示为m-BCR、M-BCR、-bcr。图的下部显示了BCR-ABL信使核糖核酸融合转录的结构。-bcr断点导致BCR-ABL转录具有e19a2连接。每个断裂基因都有代表外显子位置的相关数字。对慢性粒细胞白血病患者细胞系的ABL基因进行了重排和扩增。细胞系和新分离的慢性髓性白血病细胞都含有一个延伸的8kb异常核糖核酸转录单位，该转录单位是由一个新的嵌合基因转录的，该基因是由保留在22号染色体上的5个部分的BCR基因和从9号染色体易位的3个部分的ABL基因融合产生的。这种融合基因被翻译成一种独特的210kDa酪氨酸磷酸蛋白激酶(p210BCR-ABL)，其作用类似于v-abl蛋白产物，并能磷酸化细胞蛋白酪氨酸残基。ABL位点包含至少两个等位基因。在正常细胞中，ABL原癌基因编码一种分子量为145，000的酪氨酸激酶，这种激酶只能被微量翻译，在体外没有任何激酶活性。推测BCR-ABL基因表达的融合产物通过嵌合酪氨酸蛋白激酶的酶活性的异常调节导致恶性转化。BCR-ABL融合基因的构建表明，BCR序列也能激活微丝结合功能，酪氨酸激酶对肌动蛋白丝功能的修饰被认为是白血病过程中的一个步骤。22号染色体上断点区域的DNA延伸非常短，约为5至6kb。这种延伸的DNA被称为M-BCR，它是一个长断点簇基因BCR。三个主要断点群在22号染色体上有它们自己的特征：主断点(m-BCR)，次断点(M-BCR)和次断点(-bc r)。三个不同的断点分别产生P210、P190和P230融合蛋白。大多数慢性粒细胞白血病患者的BCR-ABL融合基因编码一种融合蛋白p210kDa(p210BCR-ABL)，其基因转录物具有e14a2或e13a2融合连接方式。当涉及易位时，“E”代表BCR外显子，“A”代表ABL外显子位点。在大约50%的ph染色体阳性的急性淋巴细胞白血病病例中，BCR-ABL被转录成e1a2融合连接，从而产生190kDa (p190BCR-ABL)BCR-ABL蛋白。几乎所有慢性粒细胞白血病病例在诊断时都编码p210BCR-ABL，但也表达p190BCR-ABL转录。这些双重转录物的生物学和临床意义仍不清楚。在没有发现Ph染色体的情况下，BCR ABL可能仍然位于9号染色体(隐藏的Ph染色体)。BCR基因可以与富含复杂易位Alu重复序列区的11q13区的不同基因位点重组。在BCR ABL阴性的慢性粒细胞白血病中也发现了ETV6/ABL融合基因。BCR-ABL和信号转导，p210BCR-ABL酪氨酸磷酸化激酶活性现已被认为是费城染色体阳性白血病的原因。与主要位于细胞核中的ABL蛋白不同，p210BCR-ABL位于细胞质中，因此更容易与各种分子相互作用，尤其是信号转导途径中的分子。作为癌症蛋白，P210BCR-ACL可结合和/或磷酸化20多种细胞蛋白。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)的一个亚单位结合p210 bcr-ABL；BCR-前交叉韧带依赖细胞系和初级慢性粒细胞白血病细胞的增殖需要这种相互作用。BCR-阿布勒作用于丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的信号通路和相互作用是多种多样和复杂的。由RAF编码的丝氨酸-苏氨酸激酶的活性由p210BCR-ABL调节。RAF表达的下调不仅抑制了CML细胞的BCR-阿布勒依赖性生长，还抑制了正常造血祖细胞的生长因子依赖性增殖。BCR-阿布勒转化细胞的效率受到衔接蛋白的影响，衔接蛋白可以将酪氨酸激酶信号传递给RAS。这个过程涉及生长因子受体结合蛋白2(GRB2)。P210BCR-ABL还激活RAS多种替代途径。BCR-ABL可以持续激活PI3K并产生肌醇脂质，而PI3K通过下调多磷酸肌醇肿瘤抑制基因如PTEN和SHIP1而紊乱。在p190BCR-ABL转基因小鼠的白血病组织中，Hef2也结合CRKL。Hef2基因编码的蛋白可加速RAS编码蛋白和神经纤维瘤蛋白的GTP水解，并参与整合素信号通路。在造血细胞中，神经纤维瘤蛋白通过RAS负调节粒细胞-单核细胞集落刺激因子的信号转导。P62酪氨酸被持续磷酸化，与p120RASGAP蛋白相关，当c-kit受体被激活时，酪氨酸迅速磷酸化，这也与ABL相关。p210BCR-ABL介导的转化也需要激活核因子- b，p210BCR-ABL的表达通过核转移激活核因子-B依赖的转录。表达p210BCR-ABL的细胞系也具有持续激活JAKS激酶、信号转导和转录激活因子(STATs)(通常为STAT5)。STAT5也在由BCR ABL转化的原代小鼠骨髓细胞中被激活。P210BCR-ABL磷酸化白细胞介素-3的亚基、巨噬细胞集落刺激因子受体和JAK2，并与其免疫共沉淀。ABL和BCR是GTP结合蛋白家族Rho228，229和生长因子结合蛋白GRB2的多功能调节蛋白。GRB2将酪氨酸激酶与RAS结合，并与BCR-ABL和核苷酸交换因子Sos形成复合物，导致RAS活化。尽管酪氨酸激酶抑制剂治疗显著延长了慢性期向加速期和原始细胞危机的发展，但这种转化的风险仍然存在，因为用BCR-阿布勒酪氨酸激酶抑制剂治疗的慢性粒细胞白血病干细胞没有经历凋亡。慢性粒细胞白血病加速期的开始被认为发生在携带BCR-ABL融合基因的粒细胞-单核细胞祖细胞中。从慢性慢性慢性粒细胞白血病到加速慢性粒细胞白血病，然后到原始细胞危机，或者直接从慢性慢性慢性粒细胞白血病到原始细胞危机，被认为经历了至少以下七个分子过程：(1)成熟停滞，(2)基因组监测失败，(DNA修复不足，(4)突变表型的发生，(5)端粒缩短，(6)肿瘤抑制功能丧失，和(7)未知因素。从慢性期到加速期过程的显著特征是BCR-ABL表达的增加。在mRNABCR-ABL转录上调的基础上，发生了其他细胞遗传学异常，这些异常发生在约50%-65%的持续Ph染色体阳性的患者中。在原始细胞中具有淋巴细胞表型的慢性粒细胞白血病中，约50%的患者发生P16/ARF基因突变，约20%的患者发生Rb基因突变。原始细胞中约25%的粒细胞表型慢性粒细胞白血病患者含有p53突变细胞。在转基因小鼠中敲除p53功能的实验已经证明p53功能的缺失可以促进人类慢性粒细胞白血病的克隆和转化。作为p53基因家族的一员，p51/p63在慢粒慢性期无突变，但在急性期，约8%的患者有P51/P63突变。约65%的患者除了Ph染色体外还有其他细胞遗传学异常。双Ph染色体、8三体和等臂染色体17p是最常见的二次变化。在急性白血病患者的骨髓和血细胞中发现异常的mRNA和蛋白产物p210BCR-ABL。在极少数情况下，转化后会发生BCR-ABL融合基因缺失、mRNA缺失和具有酪氨酸激酶活性的P210表达缺失。这些发现表明异常蛋白激酶并不总是在维持急性期状态中发挥独特的作用。相反，患者对伊马替尼的高反应率，尽管只是暂时的，表明突变的BCR-阿布勒产品通常在疾病的这一阶段发挥重要作用。急性转化患者细胞中检测到的许多分子变化可能有助于慢性粒细胞白血病克隆恶性行为的增强，包括N-RAS基因激活、p53基因重排、降钙素基因高甲基化和ABL1基因甲基化。一项研究报告称，17%的原始细胞危机患者有p53基因突变。还有报道称，视网膜母细胞瘤1基因产物表达的缺失与巨核细胞表型的快速变化有关。P16抑癌基因的纯合缺失与慢性粒细胞白血病的转化有关。染色体11p13的WT基因编码一个含有锌指模块的转录因子，该转录因子仅在转化为急性期的慢性粒细胞白血病患者中发现。EVI-1基因在慢性粒细胞白血病急性期也有过表达。BCL-2、c-Myc等基因也与慢性粒细胞白血病的进化有关。从慢性阶段到急性阶段的进展以及附加的遗传和表观遗传变化还不完全清楚。在晚期慢性粒细胞白血病中，粒细胞巨噬细胞祖细胞通过-连环