STAT5與兒童急性淋巴細(xì)胞白血病關(guān)系的研究進(jìn)展

段一菲 綜述 文飛球 審校

（中國醫(yī)科大學(xué)深圳市兒童醫(yī)院血液腫瘤科，廣東深圳 518000）

急性淋巴細(xì)胞白血?。╝cute lymphoblastic leukemia，ALL）是兒童最常見的惡性腫瘤，約占兒童癌癥的27.3%［1］，經(jīng)濟(jì)水平、種族等因素會影響療效［2］，ALL在發(fā)達(dá)國家生存率高于90%［3］，在國內(nèi)北京、上海、廣州等地區(qū)生存率較高。耐藥率的增加是ALL患兒復(fù)發(fā)及死亡的主要原因［4］。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）家族是存在于胞漿內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子，包括STAT1~STAT6，其中STAT5的異常激活與白血病等惡性腫瘤密切相關(guān)。目前，STAT5已被確定為ALL發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵調(diào)控因子，是治療兒童ALL的重要靶點之一［5］。因此，本文對STAT5與兒童ALL的關(guān)系及其對治療和預(yù)后的影響進(jìn)行總結(jié)，旨在為提高ALL患兒生存率提供新思路。

1 STAT5概述

STAT5包括STAT5A和STAT5B 2種亞型，它們分別由緊密相關(guān)的染色體并列基因5A和5B編碼，聚集在人類17號染色體上，具有96%的序列同源性。STAT5有6個功能性結(jié)構(gòu)域：N-末端相互作用結(jié)構(gòu)域、卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、連接結(jié)構(gòu)域、Src同源2（Src homology 2，SH2）結(jié)構(gòu)域和C-末端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，其功能分別為：N-末端相互作用結(jié)構(gòu)域使未活化的STAT5組成同源二聚體，在入核轉(zhuǎn)運過程中協(xié)同DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合到增強(qiáng)子GAS上；卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域提供大量親水表面以便于聯(lián)結(jié)調(diào)節(jié)因子；DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域直接結(jié)合GAS；連接結(jié)構(gòu)域可阻止自身磷酸化，使STAT5與DNA穩(wěn)定結(jié)合；SH2結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞因子受體酪氨酸磷酸化特異性結(jié)合，決定細(xì)胞因子結(jié)合的特異性；C-末端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)不同的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)［6-7］。正常狀態(tài)下，STAT5的活化依賴于酪氨酸磷酸化，其活化狀態(tài)與去磷酸化失活狀態(tài)維持動態(tài)平衡，在促進(jìn)細(xì)胞增殖、參與細(xì)胞自我更新、逃避細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)血管生成、增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞侵襲能力和抑制抗腫瘤免疫等過程中發(fā)揮重要作用［8］。STAT5過度表達(dá)或持續(xù)激活時上述平衡被打破，可誘發(fā)多種惡性腫瘤［9］。

2 STAT5在ALL發(fā)病中的作用

2.1 STAT5影響造血細(xì)胞分化

STAT5作為各類細(xì)胞因子和生長因子受體的下游關(guān)鍵信號，在造血過程中發(fā)揮作用，可影響淋巴-髓系發(fā)育［10］。在細(xì)胞因子與其受體相互作用時，STAT5被白細(xì)胞介素-7（interleukin-7，IL-7）等細(xì)胞因子激活［11］，進(jìn)而激活JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，導(dǎo)致STAT5磷酸化［12］。STAT5的活化有利于T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞分化［13］，可加速白血病細(xì)胞擴(kuò)增［14-15］。

2.1.1 STAT5促進(jìn)B淋巴細(xì)胞的分化 IL-7/STAT5信號傳導(dǎo)在早期祖B細(xì)胞的生長和分化中起至關(guān)重要的作用，它通過JAK/STAT和磷脂酰肌醇3激酶途徑發(fā)出信號，在B細(xì)胞受體（B cell receptor，BCR）重排前促進(jìn)B淋巴細(xì)胞增殖和存活［16］。研究表明，抑制小鼠體內(nèi)IL-7/STAT5信號傳導(dǎo)會阻礙其早期前B細(xì)胞發(fā)育，說明白細(xì)胞介素-7受體（interleukin-7 receptor，IL-7R）的突變可能會抑制前BCR通路導(dǎo)致B淋巴細(xì)胞發(fā)育異常，這一結(jié)果可使STAT5異?；罨?，最終促進(jìn)白血病轉(zhuǎn)化［17］。Katerndahl等［18］通過染色質(zhì)免疫共沉淀和二代測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)STAT5抑制前B細(xì)胞受體（pre-B cell receptor，pre-BCR）信號通路來促進(jìn)白血病轉(zhuǎn)化，該過程與pre-BCR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)所需的基因編碼產(chǎn)物表達(dá)失調(diào)有關(guān)，主要在于活化的STAT5與下游轉(zhuǎn)錄因子NF-κB1、IKAROS等pre-BCR信號通路成分的缺陷存在協(xié)同作用，該實驗結(jié)果表明正常B細(xì)胞分化過程中與NF-κB相關(guān)腫瘤抑制通路調(diào)節(jié)有關(guān)的基因，與STAT5結(jié)合后會激活STAT5進(jìn)而促進(jìn)祖B細(xì)胞增殖，證明了STAT5和pre-BCR/NF-κB/IKAROS通路之間的失衡會誘導(dǎo)B系急性淋巴細(xì)胞白血?。˙ cell acute lymphoblastic leukemia，B-ALL）的進(jìn)展，且STAT5表達(dá)水平越高，患兒預(yù)后越差。

2.1.2 STAT5促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的分化 STAT5是IL-7R/JAK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的下游效應(yīng)因子之一，其激活突變位點為SH2結(jié)構(gòu)域和反式激活域，可促進(jìn)生長因子的非依賴性增殖。有學(xué)者通過研究指出，具有STAT5B基因突變的原發(fā)性T系急性淋巴細(xì)胞白血?。═ cell acute lymphoblastic leukemia，T-ALL）患兒，其5年累積復(fù)發(fā)率高于STAT5B基因野生型患兒（P<0.05）［19］。持續(xù)存在的STAT5信號可誘導(dǎo)腫瘤特異性CD4+T細(xì)胞的全基因組轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳重構(gòu)，賦予細(xì)胞多功能性、抗耗竭性和腫瘤浸潤能力［20］，進(jìn)而誘導(dǎo)CD4+T-ALL。另一方面，IL-7R介導(dǎo)的STAT5信號傳導(dǎo)可上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子RUNX3、BCL-2和MCL-1的mRNA表達(dá)，繞過T細(xì)胞受體信號傳導(dǎo)直接誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞分化［21］。該實驗通過在轉(zhuǎn)基因小鼠的造血系統(tǒng)中檢測STAT5變體的活性水平證明了STAT5變體異?；罨男∈篌w內(nèi)T細(xì)胞瘤變也會增多，進(jìn)而使效應(yīng)和記憶CD8+T細(xì)胞大規(guī)模擴(kuò)增和破壞性腫瘤浸潤，表明STAT5可能誘導(dǎo)CD8+T-ALL的發(fā)生發(fā)展。

2.2 STAT5促進(jìn)白血病細(xì)胞增殖

STAT5通過JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)ALL患兒白血病細(xì)胞增殖［22］。JAK分子與STAT分子在該通路中通過與受體結(jié)合的形式完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，而STAT5作為JAK2下游最重要的信號蛋白，已被證明與造血過程密切相關(guān)［23］。細(xì)胞跨膜蛋白的胞外受體與細(xì)胞因子結(jié)合后使受體結(jié)構(gòu)改變形成二聚體，其寡聚作用可反式激活胞質(zhì)內(nèi)的JAK2，活化的JAK2與受體的酪氨酸殘基結(jié)合后磷酸化，從而為STAT5提供酪氨酸磷酸化位點。細(xì)胞質(zhì)中磷酸化的STAT5與受體分離后以STAT5二聚體的形式進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而與靶基因的特異性增強(qiáng)序列結(jié)合，誘導(dǎo)靶基因轉(zhuǎn)錄，極大地提高了轉(zhuǎn)錄效率［24］，有利于白血病細(xì)胞增殖。

此外，STAT5可促進(jìn)Ph染色體陽性急性淋巴細(xì)胞白血?。≒hiladelphia chromosome-positive acute lymphoblastic leukemia，Ph+ALL）腫瘤細(xì)胞的生長和增殖。Ph+ALL屬于一種預(yù)后極差的ALL高危亞型，約占兒童ALL的3%~5%［25］。Minieri等［26］通過下調(diào)已注射Ph+ALL細(xì)胞的免疫缺陷小鼠體內(nèi)STAT5的表達(dá)，證明抑制STAT5表達(dá)可顯著降低白血病細(xì)胞的生長、增殖和集落形成，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并顯著延長其增殖周期。除此之外，他們通過評估Ph+ALL細(xì)胞對STAT5及其下游效應(yīng)因子的表達(dá)依賴性，證實STAT5的促生長作用依賴于Bcl-2等下游基因的表達(dá)。該結(jié)果進(jìn)一步說明將STAT5及其下游效應(yīng)因子作為靶點不僅可以規(guī)避BCR-ABL1融合基因依賴性酪氨酸激酶抑制劑耐藥的Ph+ALL發(fā)病，而且可以抑制STAT5促生長信號激活的BCR-ABL1非獨立機(jī)制，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。

2.3 STAT5抑制白血病細(xì)胞凋亡

STAT5結(jié)構(gòu)性激活存在于大多數(shù)ALL患者的白血病細(xì)胞中［27］。利用RNA干擾對STAT5進(jìn)行基因沉默后，其抗凋亡作用從35%下降到10%［28］，表明STAT5可抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。在白血病細(xì)胞中存在轉(zhuǎn)錄抑制因子TEL與JAK2形成的TEL-JAK2融合基因，后者可誘導(dǎo)STAT5磷酸化。STAT5抑制其下游的細(xì)胞因子信號通路抑制因子的表達(dá)，降低其誘導(dǎo)的蛋白酶體在介導(dǎo)易位產(chǎn)物時對TEL-JAK2表達(dá)的干擾作用，進(jìn)而抑制和降解JAKs介導(dǎo)的正常造血細(xì)胞的負(fù)反饋循環(huán)，減少白血病細(xì)胞的凋亡。研究表明，癌細(xì)胞依靠抗凋亡蛋白來獲得對治療的抵抗力，MCL-1、BCL-2等抗凋亡蛋白會影響ALL的進(jìn)展［29］?？沟蛲龌騇cl1作為STAT5的直接靶基因，可在早期B細(xì)胞階段抑制其凋亡，即STAT5在B-ALL中的致癌功能可能通過抑制腫瘤細(xì)胞凋亡來控制白血病細(xì)胞的生存［30］。

3 STAT5在ALL治療中的作用

在ALL治療中，基于JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的靶向治療可能會消除致癌驅(qū)動因子的功能［31］，近年來成為研制各種藥物抑制劑的熱點之一，小分子JAK抑制劑已開始用于惡性腫瘤性疾病的臨床治療［32］。但STAT不具有酶活性，開發(fā)針對STAT的靶向藥物具有挑戰(zhàn)性，目前只有少數(shù)STAT5抑制劑可用于臨床開發(fā)［33］。STAT5蛋白間的相互作用是治療方面具有可行性的小分子干擾靶點，針對STAT蛋白活性的抑制主要體現(xiàn)在3個方面［34］：（1）抑制肽，它將STAT從上游受體和激酶中隔離出來，阻斷STAT與細(xì)胞因子受體的結(jié)合；（2）小分子抑制劑，它會阻礙STAT的激活，阻斷STAT的二聚化；（3）寡核苷酸抑制劑，它將STAT從基因組結(jié)合位點隔離出來，阻斷STAT聯(lián)結(jié)DNA。SH2結(jié)構(gòu)域可介導(dǎo)STAT5與受體-酪氨酸激酶復(fù)合物的對接，在STAT5磷酸化和活化過程中發(fā)揮重要作用，目前國內(nèi)外針對SH2結(jié)構(gòu)域的STAT5小分子抑制劑研究較廣。

IST5-002作為STAT5酪氨酸磷酸化和二聚化的小分子抑制劑，具有高特異性和低毒性［33］。Minieri等［26］對IST5-002處理前后的白血病細(xì)胞集落形成數(shù)量進(jìn)行對比分析后得出它可以抑制STAT5磷酸化，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。此外，匹莫齊特也可與STAT5相互作用［35］。Subramaniam等［36］用細(xì)胞熱位移測定法對腫瘤細(xì)胞裂解物進(jìn)行蛋白質(zhì)印跡分析，結(jié)果表明匹莫齊特處理后的腫瘤細(xì)胞裂解物中STAT5磷酸化程度顯著下降，同時他們利用分子對接的方式證實了二者的作用位點為SH2結(jié)構(gòu)域。另一方面，溴化結(jié)構(gòu)域蛋白抑制劑JQ1可直接靶向STAT5，降低白血病細(xì)胞的組成性STAT5激活［37］。Remke等［38］在檢測暴露于JQ1的人類單核細(xì)胞的STAT5磷酸化狀態(tài)過程中發(fā)現(xiàn)，JQ1可抑制STAT5磷酸化，并且抑制作用隨濃度增高而加強(qiáng)。該結(jié)果進(jìn)一步驗證了JQ1通過抑制STAT5活性來阻止單核細(xì)胞衍生的樹突狀細(xì)胞成熟，降低了樹突狀細(xì)胞誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞增殖的能力［39］，其合成物有望用于T-ALL的臨床治療［40］。

4 STAT5對ALL預(yù)后的影響

由于部分患兒存在耐藥性，疾病復(fù)發(fā)是ALL治療過程中的一大難題，靶向抑制STAT5可增強(qiáng)ALL細(xì)胞的化療敏感性并抑制其增殖［41-42］，有利于改善預(yù)后。端粒酶是由人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）和人端粒酶RNA模板2個亞基組成的復(fù)合體。細(xì)胞的增殖能力和連續(xù)存活高度依賴于端粒酶的表達(dá)和端粒長度的維持，而hTERT的再激活和持續(xù)表達(dá)是促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素，幾乎所有的白血病患兒均可發(fā)現(xiàn)端粒酶表達(dá)升高［43］。Nogueira等［44］通過實時熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)評估健康兒童和ALL患兒體內(nèi)hTERT的基因表達(dá)水平的差異，結(jié)果表明hTERT在患兒中過度表達(dá)并且使患兒總生存率顯著降低，可將其作為影響ALL患兒生存的獨立預(yù)后因素。不同的信號通路均可在hTERT的表達(dá)過程中發(fā)揮作用，JAK2/STAT信號通路可通過增強(qiáng)STAT5的表達(dá)來增加hTERT的表達(dá)［45］。因此，靶向抑制STAT5及相關(guān)信號通路的表達(dá)可以阻止hTERT表達(dá)，從而使ALL細(xì)胞對化療易感，影響患兒的疾病進(jìn)展和預(yù)后。

5 總結(jié)及展望

近年來，在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中發(fā)現(xiàn)了活化的STAT5分子，其在腫瘤發(fā)生中的作用涉及促進(jìn)造血細(xì)胞分化、誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄、抗凋亡和增殖靶基因等方面，影響療效和預(yù)后。靶向STAT5在兒童ALL治療中具有可行性，可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞停止增殖并加速其凋亡，提高ALL的治療應(yīng)答率。盡管STAT5在ALL發(fā)病和進(jìn)展中的作用已有初步論述，但STAT5A和STAT5B的作用差異尚未明確。就目前而言，大部分STAT5抑制劑仍處于臨床前研究階段，降低脫靶率和不良反應(yīng)是今后STAT5抑制劑臨床應(yīng)用的重大挑戰(zhàn)。