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捷报!这种类型的白血病治疗有了新方案!

2020年2月13日,同济大学附属同济医院梁爱斌课题组与上海交通大学医学院附属瑞金医院胡炯课题组合作在Blood上发表题为“FLT3 inhibition upregulates HDAC8 via FOXO to inactivate p53 and promote maintenance of

2020 年 2 月 13 日,同济大学附属同济医院梁爱斌课题组与上海交通大学医学院附属瑞金医院胡炯课题组合作在 Blood 上发表题为「FLT3 inhibition upregulates HDAC8 via FOXO to inactivate p53 and promote maintenance of FLT3-ITD+ acute myeloid leukemia」的文章,发现了 HDAC8 维持 FLT3-ITD+ AML 白血病干细胞稳定性和抵抗 FLT3 抑制剂的分子机制,以及靶向 HDAC8 治疗 FLT3-ITD+ AML 的潜在新策略。

我国急性髓系白血病(AML)的发生率约为 2.3/10  万人,其中 FLT3 内部串联重复突变(FLT3-ITD)出现于约 25% 的 AML 患者,引起 AML 预后不良:导致 AML 复发风险增加(复发率达 80%,不含 FLT3-ITD 突变 AML 患者的复发率约为 30%)和总体生存率更低(5 年总生存率约为 25%,不含 FLT3-ITD 突变 AML 患者  的 5 年总生存率约为 45%)1 。

因此,FLT3-ITD+ AML 的治疗是血液肿瘤领域的热点问题。梁爱斌团队的这项研究为 FLT3-ITD+ AML 患者的治疗带来了新的曙光,有望成为这一类型 AML 治疗的新方案。

目前针对 FLT3-ITD 已有数种酪氨酸激酶抑制剂,如 Midostaurin、Gilteritinib、Quizartinib 等 2。这些抑制剂在临床实践中展现出良好的治疗反应,并在一定程度上改善了 AML 患者的预后。

但是 FLT3 抑制剂的耐药性,却是导致其临床效果不佳的原因,尤其是作为单一疗法使用时,疾病很快复发。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs)可从蛋白质上赖氨酸残基的ε-氨基脱去乙酰基团,其底物包括组蛋白和非组蛋白。

在多种类型肿瘤,尤其是白血病中,存在 HDACs 异常表达或被致癌蛋白异常招募的现象 3。HDACs 异常引起基因异常转录及蛋白功能紊乱,调控白血病干细胞的干性维持,从而抵抗多种治疗手段。

2017 年梁爱斌课题组与胡炯课题组合作在 Leukemia 杂志上报道化疗药物能引起 AML 细胞中 HDAC3 表达上调 4。上调的 HDAC3 能去乙酰化 AKT 并促进后者活化,进而增强 AML 细胞的 DNA 损伤修复能力,维持 AML 基因组的稳定,引起对化疗抵抗。

靶向抑制 HDAC3 能增加化疗药物对 AML 的杀伤,逆转 AML 细胞化疗耐药。由于临床上针对 FLT3-ITD+ AML 常采用化疗和 FLT3 抑制剂联合疗法,而 HDACs 在 FLT3 抑制剂耐药中所起作用尚不清楚。

基于此,梁爱斌课题组和胡炯课题组再度合作,于 2020 年 4 月 23 日在 Blood 杂志正式发表题为 FLT3 inhibition upregulates HDAC8 via FOXO to inactivate p53 and promote maintenance of FLT3-ITD+ acute myeloid leukemia 的文章,发现了 HDAC8 维持 FLT3-ITD+ AML 白血病干细胞稳定性和抵抗 FLT3 抑制剂的分子机制,以及靶向 HDAC8 治疗 FLT3-ITD+ AML 的潜在新策略。

捷报!这种类型的白血病治疗有了新方案!

通过利用两种含有 FLT3-ITD 突变的 AML 细胞株以及病人原代 AML 细胞,研究团队发现抑制 FLT3 可导致 HDAC8 上调。之前已经有多项研究证明 HDAC8 的异常表达与多种肿瘤的不良预后相关。

靶向抑制 HDAC8 结合 FLT3 抑制剂治疗可增加 FLT3-ITD+ AML 的死亡,并延长移植了 FLT3-ITD+ AML 细胞系的 NOD-SCID 小鼠的生存期。对用 HDAC8 特异性抑制剂处理的 FLT3-ITD+ AML 细胞进行基因表达分析显示 p53 信号通路显著上调。相反,敲低 p53 能阻止 HDAC8 和/或 FLT3 抑制剂所诱导的 FLT3-ITD+ AML 细胞凋亡。研究人员进一步证实 HDAC8 表达增加是由于转录增强所致,转录因子 FOXO1/3 在上调 HDAC8 和促进对 FLT3 抑制剂抵抗中起着关键作用。

最后,研究人员建立了 FLT3-ITD+ AML PDX 模型,并利用 PDX 模型证实 HDAC8 和 FLT3 抑制剂联合治疗具有更显著的疗效,二次移植实验更是证明抑制 HDAC8 可以靶向白血病干细胞,降低白血病起始能力。此外,研究人员还证明在 KIT 突变的 AML 中,同时靶向 HDAC8 和 KIT 也可能具有优异的疗效。

综上所述,该研究提出了上调 HDAC8 对酪氨酸激酶抑制剂耐药的新机制。FLT3 抑制后可通过 FOXO1/3 引起 HDAC8 转录增加,进而抑制 AML 细胞中 p53 的活性,从而在酪氨酸激酶抑制剂治疗后促进白血病维持和耐药性。本研究为酪氨酸激酶突变的肿瘤治疗提供了新策略。也为临床上联合应用 FLT3 抑制剂和 HDAC 抑制剂治疗 FLT3-ITD+ AML 提供了实验依据。目前相关的临床试验正在计划开展中。

捷报!这种类型的白血病治疗有了新方案!

双靶向 FLT3 和 HDAC8 的分子机制模式图

Blood 杂志非常重视该文章的发表,特别邀请 Daniela S. Krause 教授在同期发表对本研究的评述。

Daniela S. Krause 教授认为,该文章发现了 FOXO1/3-HDAC8-p53 介导的信号通路在 FLT3-ITD+ AML 白血病干细胞稳定性和 FLT3 抑制剂耐药的作用机制。

捷报!这种类型的白血病治疗有了新方案!

同济大学附属同济医院博士研究生龙俊为本文的第一作者,上海交通大学医学院附属瑞金医院硕士研究生贾明愿、方玮玥和陈欣洁医生为本文的共同第一作者。

参考文献:

1.Short NJ, Rytting ME, Cortes JE. Acute myeloid leukaemia. Lancet. 2018;392(10147):593-606.

2.Daver N, Kantarjian H. FLT3 inhibition in acute myeloid leukaemia. Lancet Oncol. 2017;18(8):988-989.

3.West AC, Johnstone RW. New and emerging HDAC inhibitors for cancer treatment. J Clin Invest. 2014;124(1):30-39.

4.Long J, Fang WY, Chang L, et al. Targeting HDAC3, a new partner protein of AKT in the reversal of chemoresistance in acute myeloid leukemia via DNA damage response. Leukemia. 2017;31(12):2761-2770.

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