慢性粒细胞白血病发病机制

• 其他最近的研究表明，肿瘤抑制基因PTEN在 CML干细胞被bcr-abl表达下调，PTEN缺失加速 小鼠CML白血病发展，证明了PTEN在白血病中 调节干细胞的关键作用。CD34 +原始CML细胞 的系统基因分析显示多个信号通路的激活，伴随 DNA修复的减少，异常的黏附和归巢，以及激活 的蛋白酶体蛋白信号通路。
• 正常的9号染色体中ABL基因位于q34和 qter之间，22号染色体的BCR和SIS的基 因位于q11和qter之间。图右为t（9; 22）。 9号染色体的ABL被换位到22号染色体的 M-BCR序列，22号染色体的末端部分被转 换到9号染色体长臂上。22q-就是Ph染色 体。 • BCR，断裂点集群区域; C-SIS，细胞病毒 猿猴肉瘤病毒转化基因; IGL，免疫球蛋白 轻链基因。
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• 表达p210BCR-ABL的细胞株也具有JAKS激酶、 信号转导和转录激活因子（STATs）（通常是 STAT5）的持续活化。由BCR-ABL急性转化的 原代小鼠髓细胞中STAT5也被激活；p210BCRABL使IL-3的β亚基、GM-CSF受体和JAK2磷酸 化，并与其免疫共沉淀。ABL和BCR都是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联系起来，并与BCR-ABL和核苷酸交换因子 Sos形成复合物，导致RAS激活。
BCR-ABL 融合基因 • CML原始细胞黏附（接触和锚定）缺陷使 其摆脱了在正常情况下通过细胞因子信使 从微环境细胞中接收的控制信号的控制。 这些信号维持细胞的存活、死亡、细胞增 殖和细胞分化的平衡。可能不依赖酪氨酸 激酶的细胞骨架蛋白的异常磷酸化，被认 为是引起CML细胞的整合功能紊乱的关键 因素。
• 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编码的蛋白和神经纤维瘤蛋白的GTP水解， 并参与整合素的信号通路。在造血细胞中，神经 纤维瘤蛋白通过RAS负向调控粒细胞- 单核细胞 集落刺激因子（GM-CSF）的信号转导。 P62DOK，其酪氨酸处于持续磷酸化状态，并与 p120RAS GAP蛋白相联结，在c-kit受体激活时 发生快速酪氨酸磷酸化，也与ABL相关联。 • p210BCR-ABL介导的转化也需要核因子（NF）κB的激活。p210BCR-ABL的表达通过核转移引 起NF-κB依赖性转录的激活。
• 在大约50％的Ph染色体阳性的急性淋巴细胞白血 病病例中，其BCR-ABL转录为e1a2融合链接， 它产生190 kDa的（p190BCR-ABL）BCR-ABL 蛋白。几乎所有的CML病例确诊时编码 p210BCR-ABL，但也表达p190BCR-ABL转录。 这些双转录物的生物学和临床意义尚不明确。 • 在未发现Ph染色体的病例中，BCR-ABL可能仍 然位于染色体9（隐匿的Ph染色体）。BCR基因 可以与富含Alu重复序列区域中复杂易位的11q13 区带里的不同基因位点再结合。ETV6 / ABL融合 基因也已在BCR-ABL阴性CML中发现。
• 最近的研究表明，FoxO因子是维持CML启 动细胞的关键; FOXO的活性被BCR-ABL1AKT信号负调控，被TKI治疗和Pten正调 控。但是，通过该FOXO3A介导自我更新 和CML起始细胞的维持机制，目前仍不清 楚。最近有研究确定了BCL6原癌基因作为 在CML-起始细胞自我更新信号的FOXO下 游的关键效应物。 BCL6抑制 CML细胞中 Arf和p53，并且其是白血病起始和集落形 成必需的。
BCR-ABL和信号转导 • 现在已经认为p210BCR-ABL酪氨酸磷酸 化激酶活性是人类费城染色体阳性白血病 发生的起因。与主要定位于细胞核中的 ABL蛋白不同， p210BCR-ABL定位于细 胞质中，因而更容易与各种分子发生相互 作用，尤其是信号转导通路中的分子。作 为癌蛋白，P210BCR-ACL可结合20多个 细胞蛋白和（或）使其磷酸化。磷脂酰肌 醇3'激酶（PI3K）的一个亚单位结合 p210BCR-ABL;而BCR-ACL依赖性细胞株 和原代CML细胞的增殖需要这种相互作用。
• ABL的位点含有至少两个等位基因，在正 常细胞中，ABL原癌基因编码一分子量 145000的酪氨酸激酶，其仅仅被痕量翻译 ，且在体外缺乏任何激酶活性。推测BCRABL基因表达的融合产物通过嵌合酪氨酸 蛋白激酶的酶活性调节异常而导致恶性转 化。BCR-ABL融合基因构建表明，BCR序 列还可以激活微丝结合功能，酪氨酸激酶 对肌动蛋白丝功能的修饰已经被认为是白 血病发生过程中的一个步骤。
• 9号染色体上ABL基因和22号染色体上的 BCR基因突变是为慢性粒细胞白血病的发 病关键 • V-ABL是正常细胞ABL基因的同源病毒癌 基因。该基因（v-abl）可在体外培养中诱 导细胞恶性转化，并在易感小鼠体内诱发 白血病。
• 上图显示的是正常的ABL和BCR基因BCRABL融合基因。图中上半部分垂直箭头表 明在ABL可能断点位置。注意上游紧随的 ABL 8604 met基因位。BCR基因含有25 个外显子，包括第一（e1）和第二（e2） 外显子。三个断点簇区域的位置显示为， m-BCR，M-BCR，μ-bcr。该图的下部显 示BCR-ABL信使RNA融合转录的结构。μbcr断点导致BCR-ABL转录带有e19a2连 接点。在每一个发生断裂的基因处有相关 的数字代表外显子位置。
• 22号染色体上的断点区DNA延伸段很短，约5至 6kb，延伸的DNA的被称为断裂簇区（M-BCR）， 这是个较长的断裂点簇基因BCR。三个主要的断​ 点簇区在22号染色体上各有特征：主要（MBCR），次要（m-BCR），以及微（μ-bc​r）。 三种不同的断点分别产生P210，P190，P230融 合蛋白。绝大多数CML患者BCR-ABL融合基因 编码p210 kDa（p210BCR-ABL）的融合蛋白， 其mRNA转录物有e14a2或e13a2融合连接方式。 涉及易位时，“e”表示BCR的外显子的和“a”表 示ABL外显子位点。
• TKI治疗CML干细胞能有效地抑制BCR-ABL激酶活性， 这表明额外的激酶依赖的机制有助于LSC存活。人骨髓间 充质干细胞（MSCs）的共培养显著抑制TKI暴露下的 CML干/祖细胞的细胞凋亡并且使其保存下来，维持其克 隆形成能力和植入免疫缺陷小鼠的潜力。研究发现，N-钙 粘蛋白受体在充间质干细胞介导的TKI治疗CML祖细胞保 护中起着重要的作用。N-钙粘蛋白–介导的对间充质干细 胞粘附和增加的细胞质N-钙粘蛋白–β-连环蛋白复合物的 形成以及增强的β-连环蛋白的核转位和转录活性相关。增 加的外源性Wnt信号介导的β-连环蛋白信号通路在MSC介 导的TKI治疗CML祖细胞的保护中发挥了重要作用。
• 造血干细胞的细胞的特点是细胞表面表达ABC转 运蛋白，特别是ABCB1（P-糖蛋白）和 BCG2(BCR-P)，能泵出特异性药物。上面2种转 运蛋白均在CP CML患者的原始细胞被发现与正 常细胞相比过表达。在CP CML患者原始细胞和 正常细胞相比Oct-1的表达减少，其是一种负责 特定药物吸收的转运蛋白，包括伊马替尼。 ABCB1、ABCG2的表达增加和Oct-1表达下降 的组合可能造成CML祖细胞对治疗的反应差。
• CML患者干细胞和祖细胞的表型与正常个 体不同。例如，与正常祖细胞不同，血液 循环大部分白血病的粒单核细胞集落形成 单位（CFU-GMS）表达高水平的黏附受体 CD44和低水平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。
• 许多抗凋亡蛋白是在CML中高表达，促进 细胞耐药。静止期CD34+细胞表达过多 Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1和XIAP。
• 由慢性期转变为加速期过程的显著特点是BCRABL表达的增加。而在mRNA BCR-ABL转录上 调的基础上，出现其他细胞遗传学异常，这种情 况大约出现在50%-65%持续Ph染色体阳性的患 者中。在原始细胞有淋巴细胞表型的CML急淋变 中，约有50%的患者出现P16 / ARF基因突变， 约有20%的患者发生Rb基因的突变。在原始细胞 具有粒细胞表型的CML急粒变中，大约25％的病 例含有p53突变的细胞。通过敲除p53功能的转基 因小鼠实验证实，p53功能的缺失具有促进人慢 性期CML克隆转化的作用。作为p53基因家族的 一员，p51 / p63在CML慢性期并没有突变，但在 急变期，约有8％的患者出现P51/P63的突变。
• 花生四烯酸5-脂氧合酶基因（Alox15/15-LO）是 近年来发现的一个由BCR-ABL诱导的调节器，对 伊马替尼无反应，其对CML干细胞功能很重要。 在缺乏 Alox15情况下，BCR-ABL不能诱导小鼠 形成CML。此外，Alox15的缺失通过影响细胞分 裂和细胞凋损伤LSC的功能，导致LSCs最终耗尽 。在人类慢性粒细胞白血病细胞和CD34+细胞， Alox15的敲除或抑制15-LO均能显著减少生存。 Alox15的缺乏改变PTEN，PI3K/Akt和转录因子 ICSBP这些已知的癌症发病介质的表达。
• Notch信号是造血干细胞的自我更新和生存的关 键。有研究对BCR-ABL和Notch信号的关系及 Notch的表达模式及其下游靶基因Hes1在慢性期 CML患者以及和正常人的骨髓中（NBM） CD34+干细胞和祖细胞进行了评估。发现在原始 的CD34 +Thy+亚型CML CD34 +细胞Notch1、 Notch2和Hes1显著升高，提示Notch信号在慢 性粒细胞白血病原始细胞的活性。数据表明，伊 马替尼诱导的BCR-ABL的抑制导致了显著Notch 活性上调。同样，Notch的抑制导致BCR-ABL过 度活化。因此，确定了CML Notch和BCR-ABL
• CML患者的细胞株的ABL的基因被重排并 有扩增。细胞株和新鲜分离的慢性粒细胞 白血病细胞均含有延长的8-kb的异常RNA 转录单位，它由留在22号染色体的BCR基 因的5'部分与从9号染色体易位来的基因 ABL的3'部分融合产生的新的嵌合基因转录 而来。这一融合mRNA翻译成一种独特的 210 kDa酪氨酸磷酸蛋白激酶（p210BCRABL），与v-abl蛋白产物作用相似，它可 以对细胞蛋白酪氨酸残基产生磷酸化。
加速期、急变期的发病机制 • 虽然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象的发展，但 这种转变的风险仍然存在，因为经BCRABL酪氨酸激酶抑制剂处理的CML干细胞 未发生凋亡。
• CML加速期的开始被认为出现在一个携带 有BCR-ABL融合基因的粒 - 单核祖细胞。 由慢性期CML转变为加速期并进而转变为 原始细胞危象，或直接由慢性期转变为原 始细胞危象被认为至少经过以下7个分子过 程：（1）成熟停滞，（2）基因组监视失 败，（3）不能进行充足的DNA修复，（4） 突变子表型出现，（5）端粒缩短，（6） 肿瘤抑制因子功能缺失，（7）未知因素。
• BCR-ABL作用于促丝裂素原活化蛋白激酶（MAPK）引 发的信号通路和相互作用是多重和复杂的。 • 一种RAF编码的丝氨酸 - 苏氨酸激酶活性被p210BCRABL调节。RAF表达下调既抑制CML细胞的BCR-ABL依 赖性生长，又抑制正常造血祖细胞的生长因子依赖性增殖。 • BCR-ABL转化细胞的效率受一种衔接蛋白的影响，这种 蛋白可将酪氨酸激酶信号传导至RAS。这一过程涉及生长 因子受体结合蛋白2（GRB2）。p210BCR-ABL也激活 RAS多重替代途径。BCR-ABL可持续激活PI3K并生成肌 醇脂，且通过下调诸如PTEN和SHIP1等多聚磷酸肌醇抑 癌基因而使PI3K失调。
慢性粒细胞白血病发病机制
干细胞的定义和性质 • 如造血干细胞，干细胞特性是慢性粒细胞 白血病干细胞的基本属性。CML干细胞来 源于获得BCR-ABL突变的造血干细胞，能 够自我更新和保持惰性的CP。在这个阶段 ，CML干细胞和分化的CML细胞功能、形 态和表型几乎没有区别。
• 虽然自我更新的能力被认为是慢性粒细胞 白血病干细胞的维持至关重要的，相关的 机制和信号转导途径仍然不好定义。最近 的研究表明，Wnt /β-连环蛋白信号是维持 正常和CML干细胞必不可少的。 Hedgehog（Hh）信号已被证明为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）在HSC维持中被证明 起到关键作用。