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慢性粒细胞白血病(chronic myeloid leukemia,CML)是血液系统最常见的恶性疾病之一,在国内年发病率约为0.36/10万,占急慢性白血病的第三位。其分子生物学特征是存在bcr/abl融合基因,该基因转录为 8.5Kb mRNA,进一步翻译产生分子量为210KDa的BCR/ABL融合蛋白,后者具有异常增高的酪氨酸激酶活性,使造血干细胞发生异常转化而导致CML发生。CML在临床上分为慢性期、加速期和急变期,自然病程平均31个月。近几十年来,由于异基因造血干细胞移植、干扰素及联合化疗的临床应用,CML患者的生存期明显延长,部分患者被治愈甚至长期无病生存。但是在未进行造血干细胞移植的患者中仍有大约50~60%发病后5年内发生急变,因此CML急变机制的研究一直是国内外学者关注的热点之一。 目前普遍认为,CML急变是一个多基因多途径相互作用相互影响的过程,由于现在的研究只能一次针对少数几个基因,得到的仅仅是个别的片面的结论,影响了CML急变机制的研究。近几年出现的DNA芯片技术,可以对目的基因进行高通量的检测,获得海量的信息,全面系统地了解遗传信息与生物状态的关系。我们应用该技术对CML慢性期和急变期骨髓单个核细胞的基因表达差异进行了检测,在被检测的1176个基因中,有51个基因在急变期显著上调,其中转化因子类12个,细胞调节蛋白类11个,细胞表面抗原类8个,代谢类5个,其它类基因15个,上调10倍以上的基因多达18个。我们发现锌指蛋白基因在急变期显著高表达,以往有个别文献报道,急变期CML锌指蛋白基因Evi-1表达增加,我们也认为Evi-1基因与CML急变有关。另外和急变有关的就是G蛋白相关基因,因为在本实验中有11个此类基因显著高表达,而且有文献指出,G蛋白α12 亚单位高表达时,恶性肿瘤细胞株的转移力或侵袭力就增强。此外还发现17个基因仅在急变期的CML中表达,而在慢性期无表达。尽管本实验发现了诸多差异基因,而且部分基因差异特别显著,但是相当一部分基因目前没有与白血病有关的资料报道,现仅能为以后的研究提供一条思路。 干扰素-α(INF-α)是目前治疗CML首选药物之一,它不仅可以明显缓解CML患者的临床症状,而且能使部分病人获得完全细胞遗传学缓解,少数患者可获得持续性遗传学缓解而达到长期生存。但是IFN-α治疗CML的作用机制目前尚不十分清楚,众多的实验研究表明,INF-α可能牵涉到许多基因的相互作用相互调节,如:原癌基因和抑癌基因;凋亡和抗凋亡基因等。我们用DNA芯片对IFN-a作用前后K562细胞基因表达图谱的变化进行了研究,结果发现在浓度200u/ml下,IFN-a刺激K562细胞二天时,没有一个基因表达差异在3倍以上,随后逐渐增加,到4天时达到高峰,第5天开始下降,但到第21天仍有9个基因差异显著,因此IFN-a作用4天被认为是最佳时间点。此时检测的基因有86.60%(84/97)上调,13.4%(13/97)下调,细胞调节蛋白类23.71%(23/97),细胞受体类14.43%(14/97),癌基因与抑癌基因 11.34%(11/97),细胞信号传导蛋白类9.28%(9/97),细胞粘附分子8.25%(8/97),其它基因32.99%(32/97)。酪氨酸激酶一信号转导及转录活化子途径(JAK6TAT)中的JAKI上调3.7806倍,JAKZ上调了15.4321倍,STATI及STATZ分别上调11.9766和8.107倍。此外发现STAT-induced STAT inhibitor 2也上调了3.7929倍,这可能是INF-口从相反的一个方向调节JAK-STAT途径的过程。另外一个重要的细胞信号传导途径一干扰素调节因子途径中的IRFI基因上调7.91倍,P68激酶基因上调4.5233倍,IRF3、IRFS及IRF6基因均无明显改变。本实验结果说明IFN-口主要是通过调节上述两条途径的基因,实现其生物学功能。 DNA芯片可以高通量地检测基因表达差异,但是其揭示的均为已知基因。为了更全面地了解INF—口对K562细胞基因表达谱的调控作用,另一方面也是对上述DNA芯片杂交结果的补充和完善,我们又用抑制性消减杂交(SSH),对IFN-口作用前后的K562细胞进行了表达差异筛选。结果得到14个有意义的阳性克隆,经序列分析没有发现全新的基因片断,但是有3个基因与DNA芯片检测结果一致,它们分别是 rE-LAP4、nrotein kinase,c州P-dependent,catalytlc,galllllla及 protein klnase,cAMP-dependent,catalytlc,beta。此外,我们发现白血病抑制因子受体(LIFR)高表达,LIFR属于造血因于受体超家族,与配体白血病抑制因于(LI闩结合发挥生物学功能。L二R形成异源二聚体后,Janus酪氨酸(JAK)促使受体亚基上的酪氨酸磷酸化,打开信号转导通路,并引发级联反应,形成“瀑布”效应,从而激活包括STAT、MAPK等在内的一系列信号分子使信号下传,最终调节细胞的增殖和分化。结合DNA芯片分析结果,我们认为INF-Q调节K562细胞的增殖和分化不仅仅是通过JAK-STAT途径,而且也使JAK-STAT上游的LIFR上调,此途径可能是INF-a调节CML白血病细胞机制之一,值得深入研究。