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全反式维甲酸治疗白血病又有新发现 精选

已有 15000 次阅读 2013-2-20 00:37 |个人分类:科普集萃|系统分类:科普集锦| 治疗, 白血病, 维甲酸

 

以陈赛娟院士为通讯作者的一篇评述文章“急性白血病基因突变与多步骤发病机制”近日同时发表在《中国科学——生命科学》中英文版上。该文强调三氧化二砷与全反式维甲酸享有共同的分子靶点,都是PML-RARα,即分子药理机制相同,但作用位点有差异。以下是该文述及急性早幼粒细胞白血病发病机制与三氧化二砷或全反式维甲酸治疗作用的文字:

 

急性白血病(acute leukemia, AL)是起源于造血干/祖细胞(hematopoietic stem/precursor cell, HSPC)的一组恶性疾病,在多条通路上多个分子事件的共同作用下,恶性克隆异常增生导致疾病的最终发生。随着白血病基因组计划的进行,目前对AL的发病机制有了更深一步的认识,在部分AL中已经可以对发病机制进行精确的分子学解剖,并发现导致白血病的驱动基因突变[1-6]。不仅如此,这些重要的分子事件也为临床靶向治疗提供了“靶标”,经典的模板就是在急性早幼粒细胞白血病(acute promyelocytic leukemia, APL)中,应用全反式维甲酸(all-trans retinoic acid, ATRA)和三氧化二砷(arsenic trioxide, ATO)从不同的作用途径降解PML-RARα,使疾病获得治愈[6-11]。此外,与白血病相关的不同的基因异常或突变目前也认为与AL的生物学和临床行为有关,并应用于指导临床治疗。 

 
1 APL的发病机制和ATRA/ATO的作用 
 
PML-RARα是APL发病的重要融合基因,源于t(15;17)染色体易位,编码一种具有转录调控作用的融合蛋白。PML-RARα的转基因小鼠虽然一年后延迟发病但可出现典型的APL,这证实PML-RARα是APL的关键驱动(driver)突变[12]。
 
PML-RARα由2个部分组成,PML的N端RBCC区(RING, B Boxes和coiledcoil)和大部分RAR。目前认为,PML-RARα具有显性负调控作用,影响多个细胞发育过程,如髓系分化、凋亡和DNA复制和修复[14,15]。此外,PML-RARα的致病作用还包括与RXRα结合, 与染色质重塑复合物相互作用,并可抑制关键的髓系转录因子PU.1[16-19]。
 
PML-RARα的特殊结构也使它成为2个有效药物, 即ATRA和ATO的靶标[7,8,10,11]。砷剂可以与PML的RBCC区结合,而ATRA靶向PML-RAR的RAR部分,从而导致PML-RARα的降解,使APL获得治愈[20,21]。此外,动物模型显示ATO可以清除白血病起始细胞(leukemia initiating cells, LICs)[22,23],除了PML-RARα,它还可以靶向其他一些与LICs特征有关的蛋白,如PML、Gli2和NF-kB[22,24,25];而ATRA则诱导LICs的分化及自我更新。
 
 
如果你已经了解上述全反式维甲酸的作用机理,那么下面的新发现你可能还没有听说过。以下是陈竺和陈赛娟等刚刚发表在《美国科学院院刊》上的一篇最新论文的摘要,题目是“8-氯苯基硫代环腺苷酸/全反式维甲酸通过促进细胞分化和PLZF/RARα靶向易位(11;17)型急性早幼粒细胞白血病”。注意:普通APL的染色体易位都是t(15;17),形成PML-RARα融合基因,而变异APL的染色体易位是t(11;17),形成PLZF-RARα融合基因。
 
原文

(点击可查看摘要)2013 Feb 4. [Epub ahead of print]

8-CPT-cAMP/all-trans retinoic acid targets t(11;17) acute promyelocytic leukemia through enhanced cell differentiation and PLZF/RARα degradation.
Source

State Key Laboratory of Medical Genomics, Shanghai Institute of Hematology, Rui Jin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200025, China.

Abstract

The refractoriness of acute promyelocytic leukemia (APL) with t(11;17)(q23;q21) to all-trans retinoic acid (ATRA)-based therapy concerns clinicians and intrigues basic researchers. By using a murine leukemic model carrying both promyelocytic leukemia zinc finger/retinoic acid receptor-α (PLZF/RARα) and RARα/PLZF fusion genes, we discovered that 8-chlorophenylthio adenosine-3', 5'-cyclic monophosphate (8-CPT-cAMP) enhances cellular differentiation and improves gene trans-activation by ATRA in leukemic blasts. Mechanistically, in combination with ATRA, 8-CPT-cAMP activates PKA, causing phosphorylation of PLZF/RARα at Ser765 and resulting in increased dissociation of the silencing mediator for retinoic acid and thyroid hormone receptors/nuclear receptor corepressor from PLZF/RARα. This process results in changes of local chromatin and transcriptional reactivation of the retinoic acid pathway in leukemic cells. Meanwhile, 8-CPT-cAMP also potentiated ATRA-induced degradation of PLZF/RARα through its Ser765 phosphorylation. In vivo treatment of the t(11;17) APL mouse model demonstrated that 8-CPT-cAMP could significantly improve the therapeutic effect of ATRA by targeting a leukemia-initiating cell activity. This combined therapy, which induces enhanced differentiation and oncoprotein degradation, may benefit t(11;17) APL patients.

 

【解说】

 

急性早幼粒细胞白血病(APL)即AML-M3型白血病,占急性非淋巴细胞白血病的10-25%。绝大多数APL病人具有特征性的非随机染色体t(15:17),该易位使15号染色体上的早幼粒细胞白血病(PML)基因与位于17号染色体上的维甲酸受体α(RARα)基因融合,表达PML-RARα融合蛋白,病人对全反式维甲酸(ATRA)治疗敏感。

 

在变异型t(11;17)(q23;q21)APL患者的t(11:17)(q23;q21)中,11号染色体上的早幼粒细胞白血病锌指(PLZF)基因与位于17号染色体上的RARα基因融合,这些患者体内同时表达PLZF-RARα和RARα-PLZF两种融合蛋白。变异型t(11;17)(q23;q21)APL对ATRA不敏感,因此预后差。

 

采用8-CPT-cAMP结合ATRA的联合治疗策略,在携带PLZF/RARα和RARα/PLZF两种融合基因的小鼠白血病模型中发现,8-CPT-cAMP可增强ATRA诱导的幼稚白血病细胞分化及基因反式激活。8-CPT-cAMP结合ATRA,可以激活蛋白激酶A(PKA),引起PLZF/RARα中丝氨酸765位点的磷酸化,促进维甲酸和甲状腺激素受体沉默因子/受体辅阻遏子与PLZF/RARα分离,这可导致白血病细胞中局部染色质改变以及维甲酸信号通路激活。

 

此外,8-CPT-cAMP还促进ATRA对丝氨酸765位点的磷酸化诱导PLZF/RARα降解。在t(11;17)APL小鼠模型治疗试验中,他们证实8-CPT-cAMP可显著提高ATRA治疗效应,并能靶向抑制白血病起始细胞(leukemia-initiating cell)活性。因此,8-CPT-cAMP结合ATRA后通过诱导分化和癌蛋白降解来发挥治疗效应。

 



三氧化二砷发现权之争
https://blog.sciencenet.cn/blog-281238-663339.html

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