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首页> 中文会议>2013中国工程院医学科学前沿论坛 >白血病干细胞的起源和在niche中的克隆性演化

白血病干细胞的起源和在niche中的克隆性演化

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摘要

机体发育不同阶段造血部位是不一样的,出生之前主要在胎盘和肝脏,出生后主要在骨髓.因此造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)有一个迁移的过程:从胎盘转到胎肝最后到骨髓.这个过程在血液系统疾病发病学上非常重要,课题组的研究主要是围绕这个过程.在任何一个造血部位,造血干细胞和它所处的微环境两方面组成一个造血功能单元(functional unit),双方都受到严格调控,任何一方出现问题,就会形成再生不良(如再生障碍性贫血)或异常增生(形成白血病).研究白血病干细胞(leukemic stem cell,LSC)的起源缺乏可靠的研究系统.前白血病干细胞(pre-leukemic stem cel,Pre-LSC)的发现为白血病发病学研究提供了契机.在一对英国的双胞胎儿童血细胞中鉴定了LSC和pre-LSC,双胞胎儿童同有TEL-AML1融合白血病基因,形成pre-LSC,出生后一位因发生第二次突变(TEL基因缺失)而形成LSC.TEL-AML1起源于干细胞(HSC)或是已经失去自我更新能力的祖细胞还不清楚,与上海儿童医学中心合作研究了这个问题.取病人白血病细胞与正常脐带血细胞进行比较,表达谱和生物信息学分析发现,不同表型的白血病细胞群的表达谱特征都与早期的造血祖细胞类似,说明发病学两个很重要的问题.第一,白血病细胞的免疫表型不能反映它的分化阶段,提示临床用很多的免疫表型来监测MRD不一定准确,一些MRD阳性的病人其实不复发,相反MRD阴性的病人也会复发,这也给提示不能依赖(或过分依赖)于免疫表型去监测MRD.第二,LSC不可能起源于不同阶段的祖细胞,而只能是起源于有自我更新能力的干细胞.进一步的功能试验证实只有HSC才可以被TEL-AML1转变成一个Pre-LSC.因此提出,此类白血病起源于干细胞,因此证实传统的淋巴祖细胞起源观念是不准确的.根据上述发现,延伸研究有发现并提出了肿瘤干细胞(cancer stem cell,CSC)重建的新模型,即演化模型.同时研究TEL、AML、PAX5基因突变的特征和发生先后,病人白血病细胞存在多个亚克隆(sub-clone),不同亚克隆之间有一个树枝状的演化关系.可以用这个演化关系构建CSC或LSC的新模型:CSC或LSC是存在的,只有这些干细胞才可以重建肿瘤或白血病,并且每个亚克隆中都有CSC或LSC,因此必须清除所有亚克隆CSC或LSC才能治愈肿瘤和白血病.LSC会躲藏在骨髓不同的微环境(即所说的niche)中逃避治疗.采用了先进的成像等技术,研究发现当正常的骨髓结构没有破坏的时候,LSC会"躲"在正常的骨内膜和血管周围,一旦正常的微环境被破坏以后,LSC就"躲"在异常的骨内膜和血管周围内,即新鉴定的微环境(NSM-niche).进一步研究证实,针对白血病骨内膜和血管周围的保护机制进行干扰,就会使化疗效果明显改善.与儿童医学中心合作,研究一些诱导化疗后的患者,包括部分缓解和完全缓解的患者.在20例部分缓解的病人中有15例可以看到典型的微环境结构.此骨内膜和血管周围所保护的细胞高表达早期血细胞的标志分子和耐药蛋白.在完全缓解的正常病人中,这个结构是不存在的.因此建议,在白血病治疗的早期要预防该骨内膜和血管周围的形成,可以提升化疗效果.

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