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背景白血病是一类造血干细胞恶性克隆性疾病,细胞分化被阻滞在早期阶段而不具备成熟细胞的功能。诱导分化疗法通过诱导肿瘤细胞分化成熟,从而达到治疗目的,我国学者首次以全反式维甲酸(All-trans-retinoic acid,ATRA)诱导分化治疗急性早幼粒细胞白血病(Acute promyelocytic leukemia,APL)取得成功。但ATRA诱导疗法尚具有疗效不稳定、部分患者易复发等问题,因而进一步阐释其诱导白血病细胞分化机制将为临床治疗提供新的靶点与途径。信号转导与转录激活因子1(Signal transducer and activator of transcription 1,STAT1)作为STATs家族的重要成员之一,主要被干扰素(IFN)激活,参与机体抗感染,调节细胞增殖、分化、生长及凋亡,并在抑制肿瘤发生发展过程中发挥重要作用。研究发现,维甲酸诱导的人组织细胞淋巴瘤U-937细胞分化与STAT1丝氨酸727位磷酸化密切相关,但其在人急性髓系白血病HL-60、NB4细胞向粒细胞分化中的作用机制尚不明确。微小核糖核酸(microRNA,miRNA)是一类小分子非编码单链RNA,其通过与靶基因3’UTR区特异性结合,负向调控靶基因表达,从而参与细胞生长分化、信号转导、增殖凋亡等生理过程及多种疾病的发生与发展。近来研究发现,miRNA在多种实体瘤及血液系统恶性肿瘤中表达升高,从而调控肿瘤细胞分化。然而miRNA在ATRA诱导白血病细胞向粒细胞分化过程的作用尚不清楚,此方面的深入探索有望从表观遗传调控角度阐释白血病细胞分化障碍的机理,为临床治疗提供新的靶点与思路。目的探讨STAT1信号通路在ATRA诱导白血病细胞向粒细胞分化过程中的作用及miRNA靶向调控机制,从表观遗传学角度阐释白血病细胞分化障碍的原因,为临床诊断及治疗提供新的靶点与途径。方法采用ATRA诱导筛选的敏感细胞株—人急性髓系白血病细胞(HL-60)及人急性早幼粒白血病细胞(NB4)向粒细胞分化,将细胞随机分为两组,观察组以ATRA(2μmol/L)诱导两种细胞向粒细胞分化,对照组加入相同浓度DMSO;瑞氏-吉姆萨染色观察细胞形态变化;流式细胞术检测细胞表面CD11b表达;q-PCR检测STAT1及相关转录因子mRNA水平变化;Western blot实验检测STAT1总蛋白及磷酸化水平变化;STAT1活性抑制剂—氟达拉滨(Fludarabine)抑制STAT1活性,流式细胞术检测STAT1对细胞分化的影响,q-PCR检测相关转录因子表达变化。高通量芯片筛选诱导体系中差异miRNA,q-PCR验证差异miRNA表达;调控候选差异miRNA表达观察其对白血病源性粒细胞分化及STAT1信号通路的影响;荧光素酶报告基因实验确定差异miRNA与STAT1结合位点。结果HL-60、NB4细胞是ATRA诱导白血病细胞向粒细胞分化的敏感细胞株;与对照组比较,ATRA诱导后HL-60细胞数目减少,形状不规则,胞质增多,核浓缩,核仁变小或消失,杆状核、分叶核显著增多;NB4细胞体积变小,细胞群变分散,形状不规则化,核质比减低,杆状核、分叶核显著增多;ATRA诱导后细胞表面CD11b表达显著升高(P<0.05),提示HL-60、NB4细胞在ATRA作用下向粒细胞分化;细胞中STAT1mRNA、总蛋白及磷酸化水平均显著升高(P<0.05),提示STAT1信号通路活化在ATRA诱导HL-60、NB4细胞向粒细胞分化过程发挥重要作用;细胞中C/EBPε、C/EBPβ、PU.1表达显著增加(P<0.05);Fludarabine抑制STAT1蛋白活性后白血病源性粒细胞分化显著降低(P<0.05),同时C/EBPεmRNA表达明显降低,Pearson相关性分析显示STAT1与C/EBPεmRNA表达呈显著正相关(P<0.05),提示活化STAT1促进C/EBPε转录可能是ATRA诱导白血病细胞向粒细胞分化的关键机制之一。高通量芯片检测及qPCR验证显示ATRA诱导后miR-155-5p表达降低(P<0.05),Pearson相关性分析提示STAT1 mRNA与miR-155-5p表达呈显著负相关(P<0.05),Targetscan预测miR-155-5p与STAT1之间具有潜在结合位点。上调miR-155-5p表达能显著降低STAT1 mRNA、C/EBPεmRNA水平及白血病源性粒细胞分化比例(P<0.05)。荧光素酶报告基因实验证实miR-155-5p与STAT1 mRNA 3’UTR具有互补结合。以上结果提示,ATRA可能通过降低miR-155-5p表达促进STAT1信号通路活化诱导白血病细胞向粒细胞分化。结论ATRA靶向调控miR-155-5p表达促进STAT1/C/EBPε信号通路活化,进而诱导白血病细胞向粒细胞分化,靶向调控miR-155-5p/STAT1信号通路可能成为诱导白血病细胞向粒细胞分化的有效靶点和途径。