血小板生成素及受體MPL信號通路在髓系腫瘤中的研究進展

張益敏， 胡曉霞

海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院血液科，中國人民解放軍血液病研究所，上海 200433

20世紀(jì)90年代，研究者發(fā)現(xiàn)了一種病毒的原癌基因，稱之為v-MPL。v-MPL參與骨髓增殖白血病病毒(myeloproliferative leukemia virus，MPLV)感染后造血祖細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。v-MPL的人類同系物c-MPL(或MPL)隨后被克隆。作為造血生長因子受體，MPL由原癌基因MPL表達(dá)。MPL的主要配體為血小板生成素(thrombopoietin，TPO)[1]。生理情況下，MPL表達(dá)于CD34+細(xì)胞、巨核細(xì)胞和血小板，主要通過TPO/MPL信號通路發(fā)揮作用，參與巨核細(xì)胞的增殖、成熟及血小板的生成，以及調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞(hematopoietic stem cell，HSC)的自我更新和分化[1]。

TPO在肝臟中表達(dá)最高，在腎臟、平滑肌等器官或組織中不同程度表達(dá)。TPO與靶細(xì)胞表面的MPL結(jié)合后，發(fā)生受體同源二聚化，激活JAK2和TYK2兩種激酶(Janus kinase，JAK)。MPL的近膜區(qū)的2個保守元件box1和box2在JAK2激酶活化和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)c-myc基因轉(zhuǎn)錄中起重要作用[2]。受體活化后，多種胞內(nèi)蛋白發(fā)生酪氨酸磷酸化。而STAT1、STAT3和STAT5的磷酸化是MPL信號通路激活的必要過程[2]。TPO信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑還包括PI3K/Akt以及蛋白激酶C通路[2]。

多項研究發(fā)現(xiàn)，TPO及MPL的異常表達(dá)會導(dǎo)致下游一系列信號通路的異常，與多種髓系腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后密切相關(guān)。TPO/MPL信號既是疾病的始動因素，也能繼發(fā)于其他改變。此外，TPO/MPL能促使白血病干細(xì)胞休眠于骨髓龕中形成殘留病灶。本文擬對TPO及受體MPL信號通路在髓系腫瘤中的研究進展進行綜述，有望尋找到治療髓系腫瘤的新靶點。

1 TPO/MPL信號通路與骨髓增殖性腫瘤

Pardanani等[3]對比了1 182例有骨髓增殖性腫瘤(myeloproliferative neoplasm，MPN)及其他髓系疾病的患者和64名健康人的基因組，結(jié)果在近5%和1%的骨髓纖維化伴髓樣化生和原發(fā)性血小板增多癥的患者中檢出了MPL515位點突變。MPL功能缺失可減輕JAK2 V617F突變轉(zhuǎn)基因小鼠MPN的嚴(yán)重程度，小鼠血小板增多、中性粒細(xì)胞增多、腫瘤干細(xì)胞增多及脾臟增大等一系列MPN表現(xiàn)均明顯減輕，而TPO功能缺失僅能輕度減輕這些小鼠的MPN癥狀，說明MPL促進MPN轉(zhuǎn)化的作用較TPO強[3]。針對MPL的抗體、小分子抑制劑等可能會阻止JAK2 V617F突變的患者向MPN發(fā)展[4]。MPL在由鈣網(wǎng)蛋白(calreticulin，CALR)基因截短突變導(dǎo)致MPN的過程中也扮演重要角色[5]。回顧性研究表明，MPN 患者中JAK2 V617F與 MPL突變可同時存在[3,6]；MPL突變與真性紅細(xì)胞增多癥(polycythemia vera，PV)向原發(fā)性血小板增多癥(essential thrombocythemia，ET)、原發(fā)性骨髓纖維化(primary myelofibrosis，PMF)的轉(zhuǎn)化密切相關(guān)[7-8]。世界衛(wèi)生組織將JAK2、MPL、CARL突變均納入MPN診斷標(biāo)準(zhǔn)[9]，JAK2、MPL、CARL突變均陰性(“三陰性”，占10%～15%)患者的預(yù)后較差[10]。MPN的發(fā)生常涉及罕見的細(xì)胞因子受體、JAK/STAT 信號通路異常及表觀遺傳調(diào)節(jié)基因突變[11-12]。

2 TPO/MPL信號通路與急性髓細(xì)胞白血病

Corazza等[13]在56%(22/39)的急性髓細(xì)胞白血病(acute myeloid leukemia, AML)患者白血病細(xì)胞中檢測到了MPL表達(dá)，在62%(37/60)的急性淋巴細(xì)胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)患者中也檢測到MPL的表達(dá)；表達(dá)MPL的AML患者血漿中TPO濃度明顯低于不表達(dá)MPL的AML和ALL患者，TPO水平較低與其和MPL結(jié)合后被清除有關(guān)。該結(jié)果表明，相較于ALL，AML與TPO/MPL信號通路可能的相關(guān)性更高。

2009年，Hussein等[14]在12例急性巨核細(xì)胞白血病患者中發(fā)現(xiàn)，3例伴有MPL基因W515L突變，同時合并21-三體或t(9；22)染色體異常，提示MPL基因突變可能與AML的發(fā)生相關(guān)。但目前尚未在AML患者中發(fā)現(xiàn)其他類型的MPL基因突變[15]。Beer等[16]認(rèn)為，對于MPL基因突變相關(guān)的MPN患者，未予以細(xì)胞減滅治療可能是導(dǎo)致其向AML轉(zhuǎn)化的重要原因。同時，這類骨髓增殖性疾病向白血病轉(zhuǎn)化還可能與有絲分裂染色體重組過程中發(fā)生的MPL等位基因缺失有關(guān)。MPL是引起AML發(fā)生的起始基因，還是繼發(fā)于其他遺傳學(xué)改變，進而導(dǎo)致了TPO/MPL信號通路改變進而促發(fā)AML，有待進一步研究。

2.1 TPO/MPL信號通路與急性髓細(xì)胞白血病中遺傳學(xué)異常的關(guān)系 2005年，Heller等[17]在一個具有AML傾向的家族性血小板疾病家系中發(fā)現(xiàn)，RUNX1基因突變導(dǎo)致MPL低表達(dá)，引起患者血小板減少，其中約35%的患者進展為AML；MPL基因的啟動子上存在多個可與RUNX1結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，提示RUNX1可能調(diào)控下游的MPL基因轉(zhuǎn)錄，GATA-1和Ets蛋白參與這一調(diào)控過程。研究[18]分離伴有t(8；21)染色體異常或RUNX1-RUNX1T1融合基因的AML患者臍帶血中CD34+細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)其中Bcl-xl信號通路上調(diào)，該通路上調(diào)有利于CD34+細(xì)胞的存活和自我更新；進一步發(fā)現(xiàn)，這群細(xì)胞中MPL的表達(dá)水平與Bcl-xl正相關(guān)，提示在t(8；21)染色體異常的AML細(xì)胞中，融合基因產(chǎn)物RUNX1-RUNX1T1可能上調(diào)TPO/MPL信號通路，進而激活Bcl-xl，維持白血病細(xì)胞存活及自我更新，拮抗自身固有的p53基因誘導(dǎo)的凋亡作用，促進AML的發(fā)生和發(fā)展[18]。Pulikkan等[19]則在t(8；21)染色體異常的AML小鼠中發(fā)現(xiàn)，TPO/MPL信號通路通過激活下游的PI3K/AKT途徑，促進白血病細(xì)胞增殖；將同時表達(dá)RUNX1-RUNX1T1和MPL的AML小鼠骨髓細(xì)胞移植至健康小鼠體內(nèi)，用mTOR抑制劑雷帕霉素干預(yù)后，受體小鼠發(fā)展為AML的時間明顯延遲，說明在t(8；21)染色體異常的AML細(xì)胞中，TPO/MPL信號通路通過激活下游的PI3K/AKT/mTOR途徑致病。上述兩項研究提示，t(8；21)染色體異常的AML病理過程中，TPO/MPL通路下游可能有多條平行的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與其中。

Nishikawa等[20]在異位病毒整合位點1(ectotropic viral integration site 1,EVI1)基因過表達(dá)的AML小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，CD41+(一種巨核系分化的標(biāo)志分子)的白血病細(xì)胞中MPL的表達(dá)顯著高于CD41-的白血病細(xì)胞；外源性給予TPO能激活TPO/MPL信號通路，從而上調(diào)Bcl-xL途徑，維持CD41+白血病細(xì)胞的存活和增殖。另外，2014年陳竺院士團隊[21]將DNMT3A R882H突變基因移植到小鼠體內(nèi)，移植模型模擬了DNMT3A突變對HSC的自我更新及髓系分化的調(diào)節(jié)作用。該研究顯示，攜帶DNMT3A R882H基因突變的小鼠在12個月后進展為伴有血小板增多的慢性粒單核細(xì)胞白血病；RNA微陣列分析顯示，模型小鼠HSC巨核系MPL上調(diào)，而DNMT3A-R882H提高了CDK1蛋白的表達(dá)水平，增強了細(xì)胞周期調(diào)控，導(dǎo)致白血病細(xì)胞增殖。另外，在1個489例的AML隊列中，87例患者攜帶DNMT3A突變基因，且DNMT3A基因突變是這一隊列預(yù)后的獨立危險因素(攜帶者總體生存；風(fēng)險比=1.59，95%置信區(qū)間1.15～2.21；P=0.005)[22]。值得注意的是，DNMT3A基因突變AML患者的血小板計數(shù)顯著高于DNMT3A基因野生型的患者(71×109/Lvs44×109/L，P=0.014)[22]。這提示DNMT3A基因突變可能影響TPO/MPL信號通路，影響血小板生成和AML的發(fā)生及預(yù)后，其具體分子機制有待進一步研究。

近期，Gong等[23]將攜帶MLL-AF9融合基因的AML小鼠骨髓巨核細(xì)胞與TPO共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)白血病細(xì)胞中的轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)基因上調(diào)，TGF-β的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子SMAD3直接與EGR3結(jié)合并上調(diào)其表達(dá)，導(dǎo)致正常HSC的增殖缺陷而致病。同時，體外實驗[24-25]證實，血小板與白血病原始細(xì)胞可以相互影響。AML細(xì)胞能促進血小板釋放血小板生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)，活化血小板，而血小板可以直接或間接分泌PDGF、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等介質(zhì)，進而黏附于白血病細(xì)胞。AML細(xì)胞通過表達(dá)的VEGF受體，與血小板分泌的VEGF結(jié)合而影響白血病細(xì)胞增殖[24-25]。

2.2 TPO/MPL信號通路與急性髓細(xì)胞白血病的轉(zhuǎn)歸的關(guān)系 Wetzler等[26]檢測了45例新診斷AML患者骨髓原始細(xì)胞中MPL的mRNA表達(dá)情況，其中27例(60%)mRNA表達(dá)，MPL陽性患者的持續(xù)緩解時間明顯短于MPL陰性患者(中位數(shù)，6個月vs17個月，P=0.008)。Trafalis等[27]的一項納入108例中/高危初發(fā)AML的臨床研究發(fā)現(xiàn)，初診時血小板計數(shù)<25×109/L患者的預(yù)后顯著優(yōu)于血小板計數(shù)≥130×109/L的患者，前者CD34+白血病原始細(xì)胞MPL基因表達(dá)低于后者，進一步證實了TPO/MPL信號通路上調(diào)與AML不良預(yù)后有關(guān)。孔佩艷教授研究組[28]對68例AML患者的骨髓標(biāo)本進行了研究，包括33例初治標(biāo)本、24例緩解后標(biāo)本、35例復(fù)發(fā)時標(biāo)本，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，初治AML患者化療前骨髓TPO及MPL表達(dá)水平明顯低于復(fù)發(fā)組而高于緩解后組，說明TPO及MPL高表達(dá)與AML的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，且提示預(yù)后不良。Rauch等[29]還發(fā)現(xiàn)，表達(dá)于AML骨髓原始細(xì)胞上的MPL能清除血漿中的TPO，而TPO濃度降低影響正常造血功能，導(dǎo)致血小板和中性粒細(xì)胞減少，嚴(yán)重時導(dǎo)致AML患者死亡。本中心進行的一項回顧性研究納入2009年至2017年的初發(fā)AML患者，按初診時外周血中血小板計數(shù)分為高血小板組(>40×109/L)和低血小板組(≤40×109/L)，結(jié)果表明：中危(歐洲白血病網(wǎng)定義)組患者(174例)中，低血小板組的中位總體生存時間(67個月vs17個月，P=0.018)及中位無進展生存時間(49個月vs10個月，P=0.013)顯著優(yōu)于高血小板組。而流式動態(tài)檢測骨髓微小殘留病結(jié)果顯示，接受1個療程誘導(dǎo)化療達(dá)骨髓形態(tài)學(xué)完全緩解的患者中，低血小板組中微小殘留病灶陰性(骨髓原始細(xì)胞<0.1%)者占比高于高血小板組(91.9%vs22.9%，P<0.01)；對于接受1個療程鞏固化療后達(dá)骨髓形態(tài)學(xué)完全緩解的患者，低血小板組中微小殘留病灶陰性者占比同樣高于高血小板組(94.9%vs17.5%，P<0.01)。上述結(jié)果說明初診時外周血中血小板計數(shù)較高的患者預(yù)后較差，且緩解程度較低，易致AML復(fù)發(fā)。另有研究[23]表明，白血病干細(xì)胞龕與HSC龕相似，白血病細(xì)胞可休眠于骨髓龕中形成殘留病灶，而能躲避化療藥物的殺傷，這可能是導(dǎo)致AML復(fù)發(fā)難治的重要原因。在動物實驗中，阻斷TPO/MPL信號通路能促進HSC從成骨細(xì)胞龕中移出，為移植后的供者源性干細(xì)胞提供可植入的“龕位”，進而提高HSC的植入率[30]。在臨床HSC移植中采用這種方法能否提高HSC植入效率，從而提高生存獲益，但有待進一步研究。

TPO/MPL信號通路與AML的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)。在治療如免疫性血小板減少性紫癜及再生障礙性貧血等血小板減少性疾病時應(yīng)用TPO受體激動劑艾曲泊帕，可能促使疾病向骨髓增生異常綜合征(myelodysplastic syndromes，MDS)或AML轉(zhuǎn)化。盡管目前循證醫(yī)學(xué)尚未證實這一風(fēng)險的存在[31]，但治療前檢測MDS及AML相關(guān)基因突變，識別攜帶高危轉(zhuǎn)化風(fēng)險的突變基因，從而避免接受TPO受體激動劑治療仍十分重要[32]。但也有研究[33]發(fā)現(xiàn)，艾曲泊帕具有抗人白血病細(xì)胞的作用，提示TPO/MPL信號通路被激活可能與疾病狀態(tài)有關(guān)。如何在病理狀態(tài)下干預(yù)TPO/MPL信號通路，使其恢復(fù)正常生理作用，促進造血細(xì)胞的恢復(fù)，值得進一步研究。2012年，Roth等[34]通過體外及體內(nèi)實驗證實，艾曲泊帕能降低白血病細(xì)胞中的游離鐵含量，使這些細(xì)胞的增殖減少(G1期阻滯)、而髓系分化增加，從而發(fā)揮抗白血病作用。這一重要發(fā)現(xiàn)提示，艾曲泊帕不僅對治療AML中血小板減少有效，而且能抑制白血病細(xì)胞，降低患者因多次輸血而導(dǎo)致的鐵過載，但改善預(yù)后的臨床價值有待在今后大樣本的前瞻性研究中證實。最近，Nishimura等[35]報道了TPO/MPL信號通路在免疫治療中的新進展，即在T細(xì)胞受體(T cell receptor，TCR)轉(zhuǎn)基因的T細(xì)胞上，激活該信號通路能介導(dǎo)經(jīng)典共刺激細(xì)胞免疫途徑及細(xì)胞因子信號通路，同時形成更多免疫突觸，進而發(fā)揮抗腫瘤作用，為AML的治療提供了新思路。

3 總結(jié)與展望

自TPO及其受體MPL被發(fā)現(xiàn)的近30年來，從臨床到基礎(chǔ)的研究成果不斷出現(xiàn)。TPO/MPL信號通路不僅影響正常的HSC、巨核祖細(xì)胞和血小板的生成，而且可導(dǎo)致多種髓系腫瘤的發(fā)生，導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制[36]。能否通過TPO/MPL通路，在疾病狀態(tài)下阻斷病理通路而上調(diào)生理功能，為治療提供更多的理論依據(jù)，有待進一步研究。