目前，联合化疗及精准靶向药物的应用在白血病治疗中占据不可替代的地位。但是，相当一部分患者存在化疗及靶向药物治疗耐药，导致白血病难治、复发。有效逆转白血病耐药，是提高和改善白血病患者预后和长期生存的重要途径之一。笔者就近年白血病耐药相关分子机制的研究进展进行阐述，旨在为理解和探索逆转白血病耐药拓宽思路。
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白血病是一种常见的血液系统恶性疾病，其病因迄今尚未完全明确。在我国，各地区白血病发病率居各类肿瘤发病率的第6位，急性白血病与慢性白血病的发病率之比为5.5∶1，其中急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia，AML)发病率最高，其次为急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)，慢性髓细胞白血病(chronic myeloid leukemia，CML)，而慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocyte leukemia，CLL)临床最为少见[1,2]。尽管对白血病发病机制的研究目前已经取得了长足进展，其治疗效果也显著提高，但仍有部分患者难以治愈。目前白血病的治疗主要以联合化疗、精准靶向治疗为主，尽管上述治疗方法己明显延长患者的生存期，但是对于复发/难治性患者的疗效提高仍不明显，而白血病发生难治、复发的最主要原因就是耐药性的产生。耐药性是指肿瘤细胞接触某种抗肿瘤药物后产生抗药性，也对结构不同、机制各异的多种抗肿瘤药物产生交叉耐药，是临床上肿瘤药物治疗中最常见的问题，至今未能解决[3] 。因此，探索白血病细胞的耐药机制并加以有效逆转，已成为提高白血病患者长期生存的有效途径之一。本文就近年白血病耐药相关基因及蛋白分子机制的研究进展进行综述，旨在为理解和探索逆转白血病耐药拓宽思路。
早期研究发现，白血病耐药机制形成以跨膜转运蛋白过度表达为基础，降低细胞内药物浓度和/或阻止药物到达细胞内作用靶点而导致肿瘤细胞对多种结构和功能的化疗药物产生耐药，此机制被公认为经典的肿瘤多药耐药(multidrug resistance，MDR)机制，其成员主要包括ATP结合盒(ATP-binding cassette，ABC)跨膜转运蛋白，P糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)，多药耐药相关蛋白(multidrug resistance-associated protein，MRP)1。除经典耐药机制外，调节细胞凋亡基因，如P53、B淋巴细胞瘤(B-cell lymphoma，BCL)-2等的突变，核因子-κB，survivin蛋白，谷胱甘肽-S-转移酶( glutathione S-transferase, GST) ，以及拓扑异构酶(topoisomerase，Topo) Ⅱ等耐药分子分别在抗细胞凋亡、上调耐药基因表达、细胞解毒及DNA修复等方面参与了白血病耐药的形成。
多聚磷脂酰肌醇4-磷酸酶Ⅱ( inositol polyphosphate 4-phosphatase type Ⅱ，INPP4B)作为一种抑癌基因，已在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、肺癌及黑色素瘤的研究中被报道[4]。INPP4B能维持机体磷酸肌醇平衡，使磷脂酰肌醇3, 4-二磷酸[ PI ( 3，4) P2]和磷脂酰肌醇3, 5-二磷酸[ PI( 4，5) P2]脱磷酸化，从而抑制磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3-kinases，PI3K)-蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)信号通路活化，阻断细胞恶性转化。早期研究发现，约12%与唐氏综合征关联的ALL患者存在着INPP4B基因缺失，而在红白血病中也同样发现该基因表达沉默，但也有报道发现在一些断裂点簇集区/Abelson白血病病毒(breakpoint cluster region/Abelson leukemia virus，BCR/ABL)1表达阳性的儿童ALL中INPP4B呈过表达[4,5,6]。AML患者中检测到高表达INPP4B提示预后不良和诱导化疗反应不佳，而过表达的INPP4B通过调节磷酸酶活性赋予了AML细胞耐药性。Dzneladze等[5]研究结果显示，INPP4B过表达的OCI/AML-2和OCI/AML-3细胞系对柔红霉素(daunorubicin，DNR)呈低敏感性，OCI/AML-2中空白对照组与INPP4B组对DNR半最大效应浓度(concentration for 50% of maximal effect，EC50)分别为(20.7±8.2) nmol/L和(63.5±9.6)nmol/L，OCI/AML-3细胞系中空白对照组与INPP4B组对DNR EC50分别为(46.2±7.4) nmol/L和(76.4±5.9) nmol/L，过表达的INPP4B还可能抑制DNR对白血病细胞DNA的损伤作用，该研究同样指出INPP4B介导的耐药机制可能是通过磷脂酰肌醇-3-磷酸盐[PI(3)P]信号通路磷酸化激活血清和糖皮质激素调节激酶(serum- and glucocorticoid-regulated kinase，SGK)3发挥作用。而Rijal等[6]研究结果显示，INPP4B高表达介导的白血病耐药机制与磷脂酰肌醇磷酸酶并无关联，而可能通过一条新途径发挥耐药作用。
BET(bromodomain and extraterminal)蛋白家族是一类含有溴区结构域(bromodomain，BRD)的分子，包括BRD2、3、4等，是一类能够特异性识别组蛋白中乙酰化赖氨酸(lysine acetylation，KAc)的保守蛋白结构域，其可通过与乙酰化赖氨酸结合促使染色质重塑因子和转录因子等相关蛋白富集于特定的基因转录位点，改变RNA聚合酶Ⅱ的活性，调节基因的转录表达[7]。有研究结果证实，BET蛋白与血液系统疾病，如AML、Burkitt淋巴瘤、多发性骨髓瘤等疾病的发生有密切关联[8]。近年研究表明BET蛋白在白血病对FMS样酪氨酸激酶(FMS-like tyrosine kinase，FLT) 3-酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors, TKI)耐药机制中也起到一定调节作用。原癌基因FLT3是Ⅲ型受体型酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase，RTK)家族成员，其编码的蛋白质属于受体类蛋白，定位于细胞膜上。近来研究发现FLT3基因的异常表达、突变与急性白血病，特别是AML的发生、发展、预后有密切关系，因此FLT3目前已被确认为治疗AML的靶向目标。FLT3激酶抑制剂已开始进行治疗AML的临床试验。虽然前期临床实验已表明FLT3-TKI可诱导白血病临床缓解，但白血病对FLT3-TKI耐药性的产生对白血病患者维持长久缓解仍然是一项挑战[9] 。Fiskus等[10]将BET抑制剂JQ1及FLT3-TKI作用于表达FLT3-ITD的人髓细胞白血病祖细胞，通过比较JQ1、FLT3-TKI各单药组与联合用药组发现，联合用药组能够更明显的衰减c-MYC、BCL-2及CDK4/6表达，同时可以增加P21、BIM的表达、裂解多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly adenosine diphosphate ribose polymerase，PARP)，有效促进白血病细胞凋亡；而利用短发夹RNA(short hairpin RNA，shRNA)沉默白血病细胞BRD4的表达，同样可以增敏FLT3-TKI的药效；同时实验还显示JQ1联合组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitor，HDACI)帕比司他可以协同诱导白血病FLT3-TKI耐药株MOLM13-TKIR和MV4-11-TKIR凋亡。
半乳糖凝集素(galectin，Gal)-3是近年来糖生物学领域中备受关注的抗癌药物和免疫调节药物靶点，该蛋白属于S型凝集素Gal-3亚家族，能专一识别β-半乳糖苷。Gal-3是嵌合型(chimera-type)动物凝集素的唯一代表，由3部分组成：N端结构域；富含甘氨酸、酪氨酸和脯氨酸串联重复序列的结构域；糖识别结构域(carbohydrate recognition domain，CRD)。Sugitani等[11]研究结果显示，异常表达的Gal-3与骨髓微环境耐药的产生有一定相关性。在体外CML细胞系和HS-5细胞系共培养体系中，高表达的Gal-3可以激活AKT及细胞外调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)通路，进一步使套细胞淋巴瘤(mantle cell lymphoma，MCL)-1表达累积，使体外培养的CML细胞系增殖，并介导CML细胞对TKI产生耐药。Hu等[12]在体外通过人骨髓源间充质基质细胞(human bone marrow-derived mesenchymal stromal cells，hBM-MSC)模拟白血病骨髓微环境(bone marrow microenvironment，BMM)，研究结果证实hBM-MSC可诱导白血病细胞中Gal-3表达水平上调，促进β-catenin蛋白稳定化，进而激活Wnt/β-catenin信号通路介导白血病细胞耐药产生，而该研究同样发现利用shRNA沉默Gal-3可逆转上述耐药作用。
核内原癌基因c-MYC属于MYC基因家族，可影响细胞的生长、分化、凋亡和细胞周期进程。人c-MYC基因定位于第8条染色体上，由3个外显子和2个内含子组成。外显子1无编码序列，是仅有调节作用的转录控制区，外显子2和3是转录区，其转录产物是与DNA结合的核蛋白。c-MYC基因基本序列结构中的N末端存在1个潜在的激活区，其C末端有1个含螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链的二聚化结构域。c-MYC在AML中存在过度表达，而近年研究发现c-MYC参与了骨髓基质细胞介导的耐药[13,14]。Xia等[13]将AML细胞系U937、KGla与造血干细胞骨髓基质细胞(mesenchymal stromal cells，MSC)共培养，以细胞单独培养作为对照组，研究结果证明经米托蒽醌处理后，与单独培养组对比，共培养体系细胞凋亡减少，c-MYC表达水平上调，而应使用c-MYC抑制剂10058-F4或小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)沉默c-MYC表达，则可以诱导caspase-3、PARP表达及减低BCL-2、-xL，血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial cell growth factor，VEGF)表达水平，促进AML细胞凋亡。另有研究结果显示，c-MYC表达受Notch信号通路调节，并通过介导有氧糖酵解参与能量代谢诱导白血病干细胞耐药[14]。而Zhang等[15]研究指出c-MYC可经ERK/MSK通路激活进一步促进白血病干细胞survivin蛋白的表达，导致化疗失败。
细胞黏附分子(cell adhesion moleculel, CADM) 1属于细胞黏附分子中免疫球蛋白超家族成员，是一种新的肿瘤抑制基因。已有大量临床研究结果表明，CADM1在多种人类肿瘤组织和细胞系中均呈低表达或缺失的表现，并且CADM 1表达降低或失活与肿瘤的侵袭和不良的预后相关[16,17,18]。CADM1基因为热带病毒整合位点(ecotropic viral integration site, EVI)1基因的靶基因，参与了白血病耐药的形成。EVI1基因定位于染色体3q26，主要控制胚胎的发育，对造血干细胞的增殖和存活起重要作用[16]。已有研究结果证实，EVI1基因过表达可促使人白血病细胞系对依托泊苷耐药[17]。Fisser等[18]研究结果显示，在白血病细胞系U937中，异常表达的EVI1可以促进CAMD1甲基化，CAMD1表达水平的下调则介导AML细胞系耐药，导致急性白血病缓解后复发。
TWIST1基因是1987年Thisse等首先在果蝇中发现的一种新基因，其属于碱性的螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)转录因子家族成员之一，在胚胎的发生、发展中发挥重要作用。近年研究结果表明，TWIST1是一种癌基因，可影响肿瘤细胞凋亡，而且被作为上皮间质转换(epithelial mesenchymal transition, EMT)过程中的关键调控因子。2011年，Cosset等[19]通过分析CML TKI耐药患者的血液标本发现，与健康对照组标本相比，耐药组标本TWIST1表达水平明显增加，并且差异有统计学意义(P<0.001)；而体外细胞实验中，TWIST1的表达水平在CML耐药细胞系Lama-84R和KCL22R分别为健康对照组的23倍和40倍，当使用RNA干扰技术将2组耐药细胞系的TWIST1表达沉默后，经伊马替尼处理后的KCL22R和Lama-84R细胞活性明显降低；相反，当促进敏感细胞系KCL22S TWIST1过度表达时，该细胞呈现出对伊马替尼的耐受剂量增加。Wang等[20]研究结果显示，与空白转导细胞组相比，TWIST1转导细胞组明显减少白血病粒细胞系U937对柔红霉素及米托蒽醌的敏感性，明显减低其发生机制为TWIST1可阻滞U937细胞系的细胞周期，从而抑制细胞凋亡。
范可尼贫血(Fanconi anemia, FA)是一种常染色体隐性遗传性疾病，以染色体不稳定，细胞对DNA交联剂如丝裂霉素C、顺铂高度敏感为特征。该病患者易并发癌症，主要为AML、头颈部鳞状细胞癌、妇科癌症等。目前FA基因被分为13种FA互补群(A、B、C、D1、D2、E、F、G、I、J、L、M和N)，其中12种FA基因已可被克隆，并可通过共同途径组成一种多蛋白核心复合物，在FA通路中发挥重要作用。FANCD2和FANCF是该基因家族中重要成员。FANCD2和FANCF在多发性骨髓瘤、卵巢癌、非小细胞肺癌中参与了肿瘤耐药，上述二者与白血病细胞多柔比星耐药形成密切相关。Yao等[21]研究结果显示，FANCD2泛素化及FANCF表达水平在白血病多柔比星耐药细胞中明显增加，并呈现时间-剂量依赖性，即在一定范围内随着多柔比星处理白血病耐药细胞系时间及剂量的增加，FANCD2泛素化及FANCF表达水平呈上升趋势，而二者进一步介导耐药的机制可能与细胞DNA修复有关。另一项研究结果显示，在多柔比星耐药白血病细胞系中FANCF表达水平增加，同时耐药细胞DNA股间交联作用明显下降，而当FANCF表达受干扰或表达沉默，这种DNA抗损伤作用也明显降低，该研究结果充分说明FANCF可介导多柔比星耐药白血病细胞系发生耐药作用[22]。
程序性死亡受体(programmed death，PD)-1又名CD279，是1992年Ishida等利用削减杂交的方法在凋亡T细胞杂交瘤中获得、并且属于Ⅰ型跨膜糖蛋白受体，是免疫球蛋白B7-CD28家族成员之一。人类PD-1基因定位于染色体2q37.3，其配体包括PD-L1、-L2(B7-CD, CD273)。PD-1主要功能为调控T淋巴细胞应答效应，参与外周组织的炎症、感染反应，并限制自身免疫应答。已有研究结果表明，PD-1可以作为免疫负性调节因子抑制肿瘤微环境免疫细胞杀伤功能，使肿瘤细胞逃逸，而抗PD-1分子抗体已在许多实体肿瘤的治疗中应用，可逆转肿瘤的免疫耐受作用[23]。近年研究结果显示，PD-1分子与去甲基化药物耐药机制产生有一定关联。Yang等[24]研究结果显示，PD-1及其配体PD-L1、-L2在髓细胞白血病患者的骨髓CD34＋细胞及外周血单个核细胞中的表达水平异常升高，同时该研究结果提示PD-1的异常表达可能介导白血病及骨髓增生异常综合征对去甲基化药物的耐受作用。而Orskov等[25]研究结果显示，经阿扎胞苷治疗后部分白血病患者外周血T淋巴细胞表达的PD-1基因启动子区发生甲基化，该作用可进一步促使PD-1表达水平上调，使该类患者对阿扎胞苷总体治疗反应率降低，并且差异有统计学意义(P＝0.014)。
微小RNA (microRNA，miRNA)是动物和植物中普遍存在的一类功能性非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)，长度约为18～24个核糖核苷酸的单链小分子。有研究结果证实，许多miRNA在造血干细胞的维持、祖细胞的自我更新、髓细胞的分化等正常造血过程中发挥重要作用，但当某些miRNA异常表达时，其也可能是血液恶性肿瘤的关键致病因素[26]。miRNA异常表达可能与急、慢性白血病耐药机制的形成相关。在ALL中，门冬酰胺酶、柔红霉素、泼尼松和长春新碱是较常用的化疗药物。Mesrian Tanha等[27]研究结果显示：①上调miRNA-30a-3p、miRNA-146a-5p和miRNA-491-5p可以进一步抑制细胞周期信号转导通路，如STAG2、PSME3、RAD1、PSMD11、PSMD7、PSMD3、MDM2、CDC27、CDK1和CCNA2，将ALL细胞滞留在G1期，另外还可以通过下调泛蛋白介导的蛋白水解酶对抗凋亡蛋白的负性调节，从而抑制细胞凋亡，使ALL细胞对门冬酰胺酶化疗作用耐受；②下调miRNA-17-5p, miRNA-107和miRNA-128-3p可以介导耐药蛋白ABCB5将柔红霉素外排或通过溶酶体水解，从而下调柔红霉素耐药miRNA，可抑制P53和泛素化溶酶体，进而促使ALL细胞DNA修复、逃避凋亡；③下调miRNA-99a-5可能通过11β-羟类固醇脱氢酶-2(11-β-hydroxysteroid dehydrogenase 2，11βHSD2)使糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor，GR)失活或促进P-gp表达水平增加，使细胞内药物浓度下降，或使GR形成剪接变体，如GRβ，从而使细胞凋亡信号抑制及生存信号激活，导致ALL细胞对糖皮质激素耐受；④miRNA-125b-5p、miRNA-331-3p和miRNA-100-5p异常表达可能参与ALL细胞的长春新碱耐药机制。Stefano等[28]研究结果证实，在CML的伊马替尼耐药研究中，上调miRNA-146表达水平可抑制核因子-κB通路，增敏伊马替尼药效，促进CML细胞凋亡。Ma等[29]研究指出，在CML CD34＋细胞系中存在miRNA-181a/RALA异常表达，将载有miRNA-181a的非病毒载体作用于CD34＋ CML细胞系可增加其对伊马替尼的敏感性。Riether等[30]指出，下调miRNA-29表达水平可使TKI诱导白血病干细胞(leukemia stem cell，LSC)中肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)家族配体CD70表达，CD70可激活CD27及Wnt通路，促使白血病耐药产生和复发。
白血病联合化疗及精准靶向药物耐药的形成机制十分复杂，而耐药因子间存在交互作用，同时这些因子在不同程度上参与白血病细胞信号传导通路及白血病微环境、干细胞的耐药机制的形成。相信随着对白血病细胞耐药分子机制研究不断的深入拓新以及相应靶点药物、增敏药物的研发应用，能够有效的逆转白血病耐药的发生，为治愈更多的白血病患者带来福音。
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