Notch1信號通路與急性T淋巴細(xì)胞白血病關(guān)系的研究進(jìn)展

秦永亮，李永軍，史 敏

Notch1信號通路在正常T細(xì)胞的形成過程中發(fā)揮重要作用，其異常突變可通過多基因、多通路共同作用誘導(dǎo)急性T淋巴細(xì)胞白血病(T-ALL)的發(fā)生。經(jīng)過大量研究，Notch1信號通路異常誘導(dǎo)T-ALL的機(jī)制已經(jīng)部分闡明，并針對Notch1信號通路進(jìn)行治療做了大量的嘗試，取得了一定的進(jìn)展，但在取得進(jìn)展的同時也隨之產(chǎn)生了一系列新的問題。本文就近些年Notch1信號通路與T-ALL的研究進(jìn)展做一綜述。

1 Notch信號通路

Notch廣泛存在于多種物種中，在進(jìn)化上高度保守，介導(dǎo)的信號通路在胚胎發(fā)育以及成熟組織的自我更新過程中發(fā)揮多種生物學(xué)作用，主要包括維持干細(xì)胞活性、促進(jìn)細(xì)胞分化與增殖等[1-2]。相鄰兩個細(xì)胞Notch1受體與配體結(jié)合后,Notch1信號通路隨即激活，經(jīng)三步水解反應(yīng)，從細(xì)胞膜上釋放其胞內(nèi)活性成分ICN1(intracellular domain Notch1)，ICN1最終定位于細(xì)胞核內(nèi)，參與轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體的形成，經(jīng)一系列中間過程最終激活下游靶基因Hes-1等的轉(zhuǎn)錄，對細(xì)胞分化起始過程進(jìn)行簡單卻精確的調(diào)控。

Notch信號通路在T細(xì)胞形成與發(fā)展的多個階段發(fā)揮作用，在定向造血干細(xì)胞移行至胸腺過程中，Notch1促使其向T系轉(zhuǎn)變，并阻止非T系的發(fā)生。在T細(xì)胞的成熟過程中，活化型Notch1是不可或缺的。此外，在轉(zhuǎn)錄激活方面，Notch1信號通路具有至關(guān)重要的作用。動物實(shí)驗(yàn)表明，Notch1能提高胸腺細(xì)胞的活力，使其通過β選擇，隨著Notch1介導(dǎo)的抗凋亡通路進(jìn)一步加強(qiáng)，最終被Pre-TCR取代[3]，Notch1表達(dá)隨即明顯下調(diào)[4]。

2 Notch1信號通路與T-ALL

2.1 Notch1異常與T細(xì)胞發(fā)育改變 在胸腺中，Notch1對T細(xì)胞前體的分化與發(fā)展有著至關(guān)重要的作用[5-6]，選擇性失活的Notch1信號通路可使增殖分化的T淋巴細(xì)胞停滯，而當(dāng)Notch1過度活化時，則可使骨髓中出現(xiàn)異位的T細(xì)胞[7]。T細(xì)胞發(fā)育的多種關(guān)鍵因子是由Notch1調(diào)控的基因轉(zhuǎn)錄生成的，主要包括：PTCRA、Myc、IL-7RA等。

2.2 Notch1信號通路異常與T-ALL的發(fā)生 有報道指出，Notch1信號通路異常激活是T-ALL發(fā)病過程中一個重要的事件[8-10]。近些年來大量研究結(jié)果顯示，ICN1增多與T-ALL的發(fā)生有很大關(guān)聯(lián)，將ICN1植入動物小鼠體內(nèi)，能100%誘發(fā)小鼠T-ALL[11]。有關(guān)Notch1信號通路的突變，多集中于HD區(qū)與PEST區(qū)。Notch1信號通路中HD結(jié)構(gòu)域的突變可以使ICN1的釋放增加，Notch1信號通路隨之過度激活。Notch1信號通路PEST區(qū)的突變使得ICN1的t1/2延長，泛素化降解減低，最終引發(fā)T-ALL。此外，Notch1信號通路能直接激活多種細(xì)胞增殖過程中與新陳代謝、蛋白合成相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)并維持白血病細(xì)胞的生長。

2.3 Notch1靶基因與T-ALL 新近研究發(fā)現(xiàn)了大量的直接受Notch1信號通路調(diào)控的基因，這些基因大多具有細(xì)胞特異性，但仍有部分基因廣泛表達(dá)于多種細(xì)胞中，主要包括Hes、c-Myc、NRARP以及DTX1等[12]。Cullion等[13]研究認(rèn)為，c-Myc、Deltexl1是反映T-ALL患者體內(nèi)Notch1信號通路穩(wěn)定的生物標(biāo)志物，而Hes-1、pre-Tα則可能同時受體內(nèi)其他轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控。c-Myc基因最早在 t(8;14)(q24;q11)異位的患者身上發(fā)現(xiàn)，對T-ALL細(xì)胞發(fā)展進(jìn)行正向調(diào)節(jié)?，F(xiàn)已證明,在人類白血病中，c-Myc是由Notch1參與調(diào)控的直接靶基因[14]。Demarest等[15]指出在動物小鼠模型制備過程中，c-Myc的作用是不可替代的，同時指出Notch1下游靶基因之間需要共同作用來維持白血病細(xì)胞的增殖。另外需要強(qiáng)調(diào)的是，大多Notch1參與調(diào)節(jié)的有關(guān)細(xì)胞生長、增殖、代謝的基因均作用于c-Myc。

Notch1信號通路能夠調(diào)節(jié)Hes-1的表達(dá)，小鼠T細(xì)胞的惡性增殖離不開Hes-1的表達(dá)，雖然Hes-1的過表達(dá)促進(jìn)T-ALL發(fā)展的證據(jù)并不充分，但對于Notch1信號通路過度激活所致小鼠T-ALL的發(fā)生與維持具有至關(guān)重要的作用[16]。

IL-7RA可編碼IL-7受體的α亞基，而IL-7是一種對正常或惡性增殖的T細(xì)胞均有促增殖作用、并使其抗凋亡能力增強(qiáng)的細(xì)胞因子[17]。有報道指出，IL-7R是一種Notch1的下游靶基因，T細(xì)胞的發(fā)育，在一定程度上，依賴于特定時期與特定譜系的IL-7R的表達(dá)[18]，IL-7R在T-ALL中的高表達(dá)提示了其在T-ALL研究中的重要意義，這應(yīng)是今后研究的一個重要方面。

盡管多項(xiàng)研究表明Notch1異常激活與T-ALL密切相關(guān)，但Notch1突變的臨床意義，尤其是對預(yù)后的意義，仍處于進(jìn)展當(dāng)中。

2.4 Notch1信號通路與T-ALL 除了通過上調(diào)c-Myc，作用于相關(guān)基因外，Notch1還能與其他信號通路相互作用，在T-ALL的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，Hes-1能夠依次抑制多條抗細(xì)胞增殖與促細(xì)胞凋亡分子通路的表達(dá)，包括阻止磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)激活的PTEN信號通路、P27信號通路以及負(fù)向調(diào)節(jié)核因子(NF)-κB的CYLD信號通路等。目前，就Hes-1已開展了大量的研究，但對于Hes-1與其他信號通路之間的作用尚未有統(tǒng)一的認(rèn)識，所得結(jié)論有的甚至是相反的，產(chǎn)生這些差異可能是由于動物T-ALL與人類T-ALL細(xì)胞之間本身的不同，或者存在其他調(diào)節(jié)Hes-1基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。關(guān)于Hes-1在T-ALL中作用有待于進(jìn)一步的研究。

3 Notch1信號通路與T-ALL的治療

3.1 γ分泌酶抑制劑(GSI)的研究 在過去的十幾年里,GSI主要用于治療早老性癡呆癥的研究。隨著T-ALL的Notch1機(jī)制研究的逐步開展，GSI抗T-ALL的體外及動物實(shí)驗(yàn)相繼開展，并進(jìn)入Ⅰ期臨床試驗(yàn)階段。

γ分泌酶是Notch信號通路激活過程中第三步水解反應(yīng)中的關(guān)鍵酶，經(jīng)γ分泌酶作用后，Notch1信號通路中的活性成分ICN1得以釋放，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)移至核內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)效能。鑒于此，應(yīng)用GSI阻斷該過程，阻斷Notch1信號通路，達(dá)到治療Notch1過度激活所致T-ALL的目的，成為了T-ALL治療的新策略之一。

Suwanjunee等[19]研究證實(shí)GSI能通過阻斷 Notch 信號通路來抑制肝癌及白血病細(xì)胞的增殖。De Keersmaecker等[20]證實(shí)T-ALL細(xì)胞用GSI干預(yù)超過14 d，其凋亡明顯增加；Notch1過度激活致T-ALL的大鼠經(jīng)GSI治療后，Notch1水平顯著下降，體內(nèi)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)明顯凋亡，最終生存期也較對照組顯著延長，但大鼠同時表現(xiàn)出腹瀉、體質(zhì)量減輕等毒副作用。Cullion等[13]進(jìn)一步采用間歇性給藥的方式，既能保證足夠的血藥濃度，又使得實(shí)驗(yàn)動物不表現(xiàn)出腹瀉等毒副作用。

在對其他基因突變所致的T-ALL動物使用Notch1抑制劑同樣有效，這表明Notch1與其他癌基因有協(xié)同作用。提示可以采用多種抗腫瘤藥物聯(lián)合作用使之發(fā)揮更強(qiáng)的作用。但同樣有研究表明GSI能抵消化療藥物誘導(dǎo)凋亡的作用，對臨床將GSI和化療藥物聯(lián)合用來治療急性白血病提出了挑戰(zhàn)[21]。除此之外，在一項(xiàng)針對肝癌的研究中發(fā)現(xiàn)，一類名為DAPT的GSI類藥物抑制Notch1信號通路后，盡管體外實(shí)驗(yàn)及動物實(shí)驗(yàn)取得了可喜的效果，但多種人類T-ALL細(xì)胞株對GSI類藥物作用不明顯，增加藥物濃度及延長作用時間卻僅有少量細(xì)胞發(fā)生凋亡[22]，其原因有待于進(jìn)一步研究。

3.2 GSI與T-ALL的治療 體外實(shí)驗(yàn)與動物實(shí)驗(yàn)的成果推動了GSI臨床應(yīng)用的研究，但Ⅰ期臨床試驗(yàn)結(jié)果卻沒有取得預(yù)期的療效。后續(xù)研究顯示，GSI主要的缺陷為選擇性差，除了阻斷Notch1信號通路的激活，同時還阻斷了其他Notch信號通路，出現(xiàn)了明顯的毒副作用。因此，開發(fā)選擇性更高、毒副作用更少的GSI類藥物，推動GSI類藥物進(jìn)入臨床應(yīng)用階段是今后T-ALL治療的重要方向。

GSI類藥物研究與開發(fā)的同時，其他抑制Notch1信號通路的藥物研究也相繼展開，例如一些小分子的Notch1的抑制性多肽，將GSI類藥物與糖皮質(zhì)激素聯(lián)合等[23]。

4 白藜蘆醇(Res)的抗T-ALL作用

Res是一種具有化學(xué)防癌作用的多酚類植物抗菌藥物,多種癌細(xì)胞研究中，Res通過抑制增殖與誘導(dǎo)凋亡發(fā)揮抗癌作用。有研究表明，Res能通過誘導(dǎo)凋亡前蛋白P53及其效應(yīng)器p21waf和Bax的表達(dá)，通過抑制PI3K/Akt信號通路以及激活Gsk-3β信號通路，發(fā)揮抗T-ALL的作用。雖然Res抗白血病作用已在諸多細(xì)胞系中得到證實(shí)，但其作用的分子機(jī)制比較復(fù)雜，涉及多種調(diào)控基因和信號通路，構(gòu)成一個多基因相互作用的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[24]。有研究表明，Res對T-ALL Molt-4細(xì)胞株具有良好的增殖抑制和誘導(dǎo)凋亡作用，此現(xiàn)象與bax表達(dá)上調(diào)、bcl-2表達(dá)下降有關(guān)[25-26]。

尤其值得注意的是，Res發(fā)揮抗T-ALL作用時，同樣存在Notch1信號通路的變化[13]，提示存在著Res抗T-ALL的Notch1機(jī)制，Res可以通過抑制Notch1信號通路抑制T-ALL，這對于聯(lián)合GSI類藥物，降低臨床毒副作用提供了潛在的可能。關(guān)于Res與GSI聯(lián)合作用發(fā)揮抗T-ALL的作用，國內(nèi)外尚未開展相關(guān)研究。

5 展望

現(xiàn)階段T-ALL發(fā)病率逐漸提高，傳統(tǒng)化療手段雖有一定發(fā)展，但仍存在諸多不盡如人意之處。T-ALL的Notch1發(fā)病機(jī)制雖已部分揭示，但仍存在諸多問題。GSI類藥物研究的動物實(shí)驗(yàn)的良好效果與臨床試驗(yàn)的失敗表明了針對Notch1信號通路的治療策略是正確的，但應(yīng)用于臨床患者則需開發(fā)選擇性更佳的新藥以及更為合理的用藥方式。此外，體外抗T-ALL作用明顯的中藥Res存在諸多優(yōu)點(diǎn)，探討二者聯(lián)合以降低給藥量、減少毒副作用以及發(fā)揮更強(qiáng)的抑癌作用的體外實(shí)驗(yàn)，探討相應(yīng)的作用機(jī)制以及進(jìn)一步將實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于臨床仍需進(jìn)一步的努力。

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文獻(xiàn)來源：所引英文文獻(xiàn)均通過PubMed檢索，大多為近十年國外SCI文獻(xiàn)，檢索關(guān)鍵詞為T-ALL、Notch1、γ-secretase inhibitors、Resveratrol。檢索所得文獻(xiàn)經(jīng)篩選后，利用河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院圖書館館際互借渠道獲得。