急性髓系白血病病例(acute myeloid leukemia, AML)占儿童急性白血病的25%,但其死亡病例却占儿童急性白血病死亡病例的50%以上。目前认为导致此疾病治疗失败的主要原因是AML对于以阿糖胞苷(1-β-D-arabinofuranosylcytosine, ara-C)为骨架的化疗产生了抗药性。因此,急需新的治疗方案来提高儿童AML的治愈率。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitor, HDACI)是近十几年来开发的一类有很好潜能的抗肿瘤新药,包括I类HDAC特异性抑制剂(如MS-275和MGCD0103)和HDAC广谱抑制剂(如LBH-589和PXD101)。体内外研究表明HDACI能促进癌细胞分化,阻断细胞周期和诱导癌细胞凋亡,从而对多种肿瘤产生杀伤作用,但对正常细胞却没有或只有很少的影响。目前大部分HDACI已处于临床试验阶段。然而,此类药物作为单药治疗癌症的临床活性并不强。因此,为HDACI设计具有科学依据的合理的联合用药方案势在必行。在之前的研究中,我们通过对4个儿童AML细胞系和9个原位AML临床诊断样本的细胞毒性分析,发现在所有检测的样本中特别是含t(8；21)染色体异位的,HDACI丙戊酸(valproic acid, VPA)联合阿糖胞苷产生很强的协同抗白血病活性。机理研究显示,这两个药物能协作诱导DNA双链断裂(double-strand breaks,DSB),并且VPA还能通过诱导Bim蛋白增强两种药物的抗白血病活性。这表明HDAC是非常有潜力的儿童AML的治疗靶点。HDAC家族共有18个成员,各个成员功能也不尽相同。因此,找到与阿糖胞苷活性紧密相关的HDAC家族成员,并据此选出最优的HDACI与阿糖胞苷联用治疗AML患儿以达到最大疗效具有重要意义。首先,我们用免疫印迹法检测HDAC1-11蛋白在4种儿童AML细胞系(THP-1、Kasumi-、MV4-11和CMS)中的表达情况,结果显示HDAC5和11只有微量表达或者未检测到表达,我们推测这两种HDAC应与阿糖胞苷敏感性无关。通过应用不同的HDAC抑制剂(广谱抑制剂SAHA、抑制Ⅰ类Ⅱa类HDAC的VPA和Ⅰ类HDAC特异性抑制剂MS-275)处理THP-1细胞,用免疫沉淀方法获得相应的HDAC蛋白并检测酶活力,我们发现特异性和广谱HDACI均能增强阿糖胞苷诱导的儿童AML细胞凋亡,说明I类和II类的HDAC均可能发挥作用。shRNA慢病毒感染THP-1细胞并沉默不同的HDAC基因的实验结果表明沉默HDAC1或HDAC6显著增强阿糖胞苷诱导的细胞凋亡(近2倍,p<0.05),并分别伴随2.3和1.4倍的Bim表达增加。沉默HDAC2导致阿糖胞苷诱导的细胞凋亡减少了约30%。但是沉默HDAC3和HDAC4对阿糖胞苷诱导的细胞凋亡没有影响。在临床可达到的剂量下,同时抑制HDAC1和HDAC6的抑制剂有最强的抗白血病活性,并且能显著增强阿糖胞苷诱导的细胞凋亡。用基因芯片筛查HDAC1和HDAC6分别沉默后基因表达的变化,发现HDAC1沉默模型中胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1, IGF-1)转录水平下降。据文献报道,IGF-1能下调Bim的表达,因此我们推测HDAC1活性抑制后通过下调IGF-1的表达使Bim表达水平升高进而促进阿糖胞苷的活性；在HDAC6沉默模型中,HDAC6表达水平的下降伴随着胞苷脱氨酶表达的下降,胞苷脱氨酶能使阿糖胞苷失活,因此抑制HDAC6导致胞苷脱氨酶表达下降,进而增强阿糖胞苷的活性。总之,我们的结果进一步证明了HDAC是潜在的儿童AML药物治疗靶点,并且鉴别出HDAC1和HDAC6是最相关的药物靶点。因此,用广谱的HDAC抑制剂治疗AML患儿可能比特异性HDAC抑制剂更有效。基于以上研究结果,我们强烈建议进行广谱HDAC抑制剂(如LBH-589和PXD101)和阿糖胞苷联用治疗儿童AML的临床实验以提高其治愈率。