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慢性粒细胞白血病(CML)是慢性白血病中最常见的一种类型,约占成人白血病的15%。在全球范围内,慢性粒细胞性白血病的发病率为1~2/10万,在中国约为0.36~1/10万,以中老年人为主。BCR-ABL1蛋白的小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)-伊马替尼(IM)的出现,彻底改变了CML的治疗方式,使CML患者每年的相关死亡率从10~20%降到了1~2%,10年生存期也由10~20%提高到80~90%。TKI药物的不断出现,为维持CML患者的长期缓解状态带来了美好的前景。 IM使CML从一种致命的恶性疾病变成了一种慢性疾病。然而,约20~40%新诊断的CML慢性期患者,最终因为药物的不良反应或耐药需要更换治疗方式。耐药的主要原因可分为BCR-ABL1酪氨酸激酶依赖性耐药和非依赖性耐药,依赖性耐药主要与100多种酪氨酸激酶区突变相关。而在非依赖性耐药中,虽然TKI药物成功抑制了BCR-ABL1激酶的活性,但是旁路信号通路的激活,弥补了酪氨酸激酶活性的损失,可促使CML细胞持续增殖,凋亡下调,最终导致TKI耐药。然而,引起BCR-ABL1非依赖性耐药的相关机制尚未明确。 鉴于上述原因,本研究针对CML患者的BCR-ABL1酪氨酸激酶非依赖性耐药,通过临床病例信息、骨髓/外周血样本检测和体外细胞模型构建等方式,利用高通量测序以及CRISPR/Cas9基因编辑等实验技术,初步探讨了BCR-ABL1非依赖性耐药相关的异常基因、信号通路及耐药机制。 第一部分 慢性粒细胞白血病早期分子学反应与伊马替尼耐药的临床研究 目的: 探讨CML-CP患者早期分子学反应与IM耐药之间的关系。 方法: 1.采用Sanger法测序,检测IM耐药患者的BCR-ABL1激酶区突变情况,明确其耐药类型; 2.分析早期分子学反应与IM治疗、耐药的关系; 3.统计学处理:年龄和时间等变量采用中位数描述,不同组间分类资料的比较采用x2检验,两样本定量资料的比较采用方差齐性检验和独立样本t检验,P<0.05为差异具有统计学意义,采用SPSS20.0进行统计分析。 结果: 1.198例未检出激酶区突变的IM耐药患者,早期服用羟基脲、马利兰或干扰素作为初始治疗药物的比例较高(43%),且非IM药物使用时间越长,后期出现无激酶区突变的耐药患者比例越高; 2.初始使用非IM药物的时间越长,患者BCR-ABL13mon>10%的风险越高,IM耐药时无激酶区突变的比例越高; 3.当BCR-ABL13mon≤10%,BCR-ABL16mon>1%的患者中,耐药发生时检出激酶区突变的比例较高。 结论: 1.CML患者IM治疗前,干扰素和羟基脲、马利兰等细胞毒药物的使用,可能会造成患者的BCR-ABL1酪氨酸激酶非依赖性耐药; 2.BCR-ABL1酪氨酸激酶非依赖性耐药,可能会导致CML患者3个月时的分子学反应较差,但不影响IM出现耐药的时间; 3.CML患者6个月时BCR-ABL1水平升高,提示可能出现BCR-ABL1激酶区突变导致的继发耐药。 第二部分 高通量测序技术筛选慢性粒细胞白血病BCR-ABL1非依赖耐药相关基因 目的: 高通量测序技术筛选CML患者中BCR-ABL1酪氨酸激酶非依赖性耐药相关的异常基因。 方法: 1.采用高通量测序技术,以口腔粘膜为对照,筛选BCR-ABL1非依赖性耐药相关基因; 2.采用Sanger法测序,验证347例CML耐药患者中相关基因突变频率; 3.检测相关基因表达水平,进一步分析可能存在的耐药原因; 4.统计学处理:数据用均数±标准差描述,不同组间分类资料的比较采用x2检验,两样本定量资料的比较采用方差齐性检验和独立样本t检验,P<0.05为差异具有统计学意义,采用SPSS20.0进行统计分析。 结果: 1.19例无BCR-ABL1激酶区突变的IM耐药患者,采用高通量测序技术筛查578个肿瘤相关基因,筛选结果提示,KMT2C K339N和RUNX1H214P可能与BCR-ABL1非依赖性耐药相关; 2.无激酶区突变的198例CML IM耐药患者中,检出25例KMT2C K339N突变,其突变频率明显高于携带激酶区突变的耐药患者,而RUNX1H214P在二组间的突变频率较低,且无明显差异; 3.KMT2C mRNA表达水平与IM耐药类型及KMT2C K339N突变无相关性。 结论: 1.KMT2C K339N不伴随KMT2C mRNA表达水平的改变,提示K339N点突变可能造成KMT2C蛋白功能学上的异常; 2.KMT2C K339N可能激活相关旁路信号通路,导致CML患者BCR-ABL1酪氨酸激酶非依赖性耐药。 第三部分 KMT2C调控H3K4单甲基化与慢性粒细胞白血病BCR-ABL1非依赖耐药的机制研究 目的: 进一步明确KMT2C K339N点突变与BCR-ABL1酪氨酸激酶非依赖性耐药的关系及机制。 方法: 1.采用Western Blot法,分析在CML中,KMT2C K339N与不同H3K4甲基化修饰间的关系; 2.通过Real-time RT-PCR和Western Blot法,分析KMT2C K339N与PI3K/AKT信号通路间的关系; 3.统计学处理:数据用均数±标准差描述,两样本定量资料的比较采用方差齐性检验和独立样本t检验,P<0.05为差异具有统计学意义,采用SPSS20.0进行统计分析。 结果: 1.H3K4甲基化水平分析,KMT2CK339N患者的H3K4me1水平明显低于KMT2CWT患者,而H3K4me2和H3K4me3在二者间均没有明显差异; 2.KMT2CK339N患者中PTEN和P21的水平均明显下降,AKT Thr308、AKTSer473和XIAP的水平明显升高,而PI3K p110α、AKT、BCL-2、BAX和P27的表达水平均与KMT2CWT患者没有明显差异。 结论: 1.KMT2C K339N可能通过下调H3K4me1水平来激活旁路信号通路,引起BCR-ABL1酪氨酸激酶非依赖性耐药; 2.H3K4me1下调可能通过抑制PTEN表达,进而磷酸化AKT,调节细胞周期抑制蛋白P21和凋亡抑制蛋白XIAP的表达水平,最终影响CML细胞的非依赖性耐药。 第四部分 CRISPR/Cas9构建KMT2CK339N K562细胞模型及相关机制研究 目的: 构建KMT2CK339N K562细胞模型,进一步明确相关机制。 方法: 1.采用CRISPR/Cas9结合ssODN,构建KMT2CK339N K562细胞模型; 2.使用CCK8细胞增殖实验、EdU细胞增殖实验和甲基纤维素克隆形成实验,进一步明确KMT2CK339N K562的细胞增殖情况; 3.使用Annexin V-FITC/PI双染细胞凋亡实验,进一步明确KMT2CK339N K562的细胞凋亡情况; 4.采用Real-time RT-PCR和Western Blot法,进一步明确KMT2C K339N突变与H3K4单甲基化及PI3K/AKT信号通路的关系; 5.统计学处理:数据用均数±标准差描述,两样本定量资料的比较采用方差齐性检验和独立样本t检验,P<0.05为差异具有统计学意义,采用SPSS20.0进行统计分析。 结果: 1.使用CRISPR/Cas9,结合ssODN,将K562细胞定点敲入KMT2C K339N点突变,构建KMT2CK339N K562细胞模型; 2.MMT2CK339N K562细胞增殖能力提高,而凋亡水平下降; 3.KMT2CK339N K562细胞的H3K4的单甲基化水平下降,而PTEN、P21、BCL-2、BAX和P27的水平均明显下降,AKT Thr308、AKT Ser473和XIAP的水平明显升高,而PI3K p110α和AKT的表达水平无明显变化。 结论: KMT2C K339N突变可影响自身组蛋白甲基转移酶功能,下调H3K4me1水平,进而抑制PI3K/AKT信号通路中负性调节因子PTEN的表达,上调AKT的磷酸化水平,影响CML细胞的凋亡和增殖,最终导致CML患者的BCR-ABL1酪氨酸激酶非依赖性耐药。