关于白血病干细胞独特分子特性的新研究

来源：精准医学与蛋白组学

急性髓性白血病（acute myeloid leukemia, AML）是一类造血干细胞恶性克隆性疾病，是成年人中最常见的一种急性白血病，患者生存率较低。化疗可使大多数患者病情缓解，但复发率很高。白血病干细胞（LSCs）是白血病化疗复发的根源，根除LSCs对于提高患者生存率至关重要。深入分析LSCs的蛋白水平信息，对临床上研发以LSCs为靶点的治疗药物具有非同寻常的意义。

近日，国际期刊Blood（IF=17.543）上发表了来自欧洲分子生物学实验室（EMBL）的最新成果。该研究运用蛋白质组学技术对LSCs、造血祖细胞（HSPC）进行了比较分析，揭示了LSCs的分子特征。研究通过对在LSCs高表达而在HSPC低表达或不表达的蛋白质进行筛选和评估，鉴定到了潜在的药物治疗新靶标，为开发以白血病干细胞（LSCs）为靶点的临床治疗方法提供了可行性思路。

一、定量蛋白质组研究策略

研究者首先收集了AML患者的白血病干细胞（LSCs）、blasts细胞以及健康人的造血祖细胞（HPCs）的细胞样本（样本策略），运用基于TMT标记的蛋白质组学定量技术（质谱策略）进行了分析。研究定量到每位患者的蛋白数量均稳定在3708到5145之间。

二、靶向LSCs的新型靶点与功能分析

接着，研究者对之前报道的与LSCs风险相关的基因进行了蛋白水平分析（图2A），发现它们与其转录水平的结果一致。之后进一步对7个LSCs标记物的蛋白水平分析，发现与原代细胞相比，LSCs中的IL3RA、CD44、CD99和IL1RAP表达量明显被上调，其中IL3RA和CD99作为LSCs选择性靶向的候选药物，已经在临床前和临床试验中看到了可喜的潜在价值（图2B）。另外，为了验证不同亚型共表达的LSCs蛋白可能促发AML干细胞的特性，研究人员选择了一种可将花生四烯酸转化为溶血磷脂酰肌醇的磷脂重塑酶MBOAT7进行功能分析，发现MBOAT7的敲除会导致AML细胞集落形成潜能的显著降低（图2D）。

 图2  LSC vs. Blast 和 LSC vs. HSPC的差异蛋白

三、LSCs的独特分子特性

有报道表明，细胞粘附途径在骨髓微环境中发挥着关键作用，有助于造血干细胞的自我更新和分化。在LSCs的细胞粘附分子中发现了整合素（ITGAL，ITGB2，ITGAM）、免疫球蛋白超家族（ICAM、PECAM、ALCAM、F11R）以及1类、2类人类白细胞抗原（HLA）蛋白的表达（图3A）。在更大的队列中，流式细胞术也进一步证实了FLT3-ITD/NPM1 mut病例的LSCs中几种粘附分子的蛋白表达（图3B）。氧化磷酸化是白血病干细胞中较为活跃的关键代谢途径，与HSPC相比，LSCs中这条代谢通路上的多种蛋白发生了显著差异表达，其中Top3是IDH3A、IDH3G和IDH3B（图3C）。此外，剪接体相关蛋白突变也常发生在各种恶性血液病中，包括骨髓增生异常综合征和AML。研究人员发现与HSPC相比，LSCs中的这条通路也被显著上调（图3D）。

综上所述，研究人员运用蛋白质组学的手段监测了LSCs和造血祖细胞（HSPC）的蛋白质表达特征，并对LSCs风险相关基因（IL3RA和CD99）和不同亚型的共表达的LSCs蛋白的MBOAT7功能进行验证，揭示了这些新型靶点的重要生物学功能。此外，研究还进一步发现了LSCs的氧化磷酸化途径、细胞粘附分子组成以及RNA加工剪切等独特的分子特性。对临床上研发以LSCs为靶点的急性髓系白血病治疗药物具有非同寻常的意义。