BH3模拟物协同紫杉醇治疗慢性粒细胞白血病(CML)的分子机制研究

摘要

紫杉醇作为微管蛋白抑制剂，能够克服CML中p53和Fas缺失导致的凋亡缺陷，通过内源凋亡通路诱导慢性粒细胞白血病(Chronic myeloid leukaemia; CML)细胞凋亡。因此，紫杉醇可以作为治疗CML的候选化疗药。内源凋亡通路受Bcl-2家族抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白的相互作用平衡的调控，而CML细胞中异常激活的MAPK和STAT，能够上调Bcl-2家族抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xL和Mcl-1，抑制紫杉醇诱导的凋亡发生。因此，拮抗Bcl-2家族抗凋亡蛋白的药物，能够与紫杉醇协同杀伤CML细胞。
　　BH3模拟物利用小分子化学基团模拟BH3-only蛋白上重要的氨基酸残基，占据Bcl-2家族抗凋亡蛋白的功能区:BH3沟槽，发挥抗肿瘤活性。ABT-737是进入临床期的BH3模拟物之一，对Bcl-2/Bcl-xL的亲和力比较强，但是不能结合Mcl-1蛋白;我们课题组在前期研究中发现和证明了一个特异的BH3模拟物S1，能以高亲和力结合Mcl-1（K=58 nM和Bcl-2（Ki=310 nM）两个蛋白。
　　本论文对比了ABT-737和S1联合紫杉醇治疗CML的作用，对BH3模拟物与紫杉醇的协同机制进行了分子水平的研究。
　　首先以慢性粒细胞白血病细胞系K562作为研究对象，通过MTT实验，根据联合指数分析等方法证明，BH3模拟物和紫杉醇对K562细胞有协同杀伤作用(CI＜1)。通过检测Caspase-8/9酶原激活和细胞色素C的释放证明，它们的协同作用是通过内源性凋亡通路诱导K562细胞凋亡。通过Bcl-2、Bcl-xL和Mcl-1 RNA干扰实验，证明Mcl-1蛋白在BH3模拟物和紫杉醇协同作用中发挥了最关键的作用。Western免疫印记和免疫共沉淀实验证实，ABT-737和S1通过不同的分子机制，协同紫杉醇拮抗Mcl-1蛋白:ABT-737通过上调Bim蛋白水平，解离Mcl-1/Bak二聚体，协同紫杉醇诱导凋亡发生;S1则通过直接结合Mcl-1蛋白和直接干扰Mcl-1/Bim和Mcl-1/Bak二聚体，协同诱导凋亡。进一步通过联合JNK抑制剂证明，JNK/Bim通路的激活是ABT-737协同紫杉醇上调Bim的分子机制。
　　之后，在三个白血病原代培养的病例中，ABT-737、S1与紫杉醇的协同作用及其分子机制被进一步证实。
　　本论文的研究证明BH3模拟物能够联合紫杉醇，在CML细胞系和原代细胞中，协同诱导细胞凋亡。揭示了Mcl-1蛋白是BH3模拟物协同紫杉醇的信号转导通路中的分子标志物，直接或者间接拮抗Mcl-1蛋白，是紫杉醇与其它化疗药物联合用药的关键分子机制。本研究的结论为CML的联合用药提供了新的分子标志物和候选治疗方案。