中国科大在急性髓系白血病异基因造血干细胞移植后复发研究中取得重要进展
2022-08-29 中国科大生命科学与医学部 中国科大生命科学与医学部
该项研究极大地提高了对移植后早期复发的AML患者骨髓NK细胞功能障碍机制的理解。
日前，中国科大生命科学与医学部魏海明教授课题组与附一院血液内科孙自敏教授、朱小玉教授团队合作，在急性髓系白血病（AML）异基因造血干细胞移植（allo-HSCT）后复发机制与干预措施研究方面取得重要进展。8月18日，相关研究结果以“GARP-mediated active TGF-β1 induces bone marrow NK cell dysfunction in AML patients with early relapse post-allo-HSCT”为题在线发表于血液学领域国际顶级期刊《Blood》上（影响因子25.5）。该研究不仅揭示了AML接受allo-HSCT后早期复发的机制，还为防止AML患者移植后复发提供新的思路和策略，对进一步提高allo-HSCT的疗效和推动其广泛应用具有重要指导意义。
AML是成年人最常见的急性白血病，预后较差。Allo-HSCT是目前唯一的治愈方式。然而，移植后原发病复发仍是导致患者进行allo-HSCT后死亡的最主要原因（占50%以上）。对移植后复发的AML患者而言，治疗手段非常有限，且复发的机制亟待阐明。中国科大附一院血液内科在造血干细胞移植，尤其是脐带血移植治疗恶性血液病的临床应用中有着丰富的经验，学科孙自敏教授、朱小玉教授团队与魏海明教授课题组合作，对AML接受allo-HSCT后早期复发的机制和干预措施进行了研究。
肿瘤细胞的免疫逃逸机制一直是国际关注的重大问题。自然杀伤（NK）细胞在肿瘤的免疫监视过程中起到重要作用。在造血干细胞移植后NK细胞是最早重建出的淋巴细胞，因此移植后早期主要依靠NK细胞行使免疫监视功能。但肿瘤微环境中存在着多种可能导致NK细胞功能受损的机制，如TGF-β1。在该项研究中，研究人员通过对allo-HSCT后复发AML患者的骨髓标本进行分析，发现活化型TGF-β1水平显著升高。与此同时，研究人员发现复发患者骨髓NK细胞数目及比例显著低下，NK细胞的mTOR活性降低、线粒体氧化磷酸化水平减弱，抗肿瘤功能受损。并且NK细胞产生效应分子的能力与活化型TGF-β1水平呈现显著负相关关系。此外，当体外使用活化型TGF-β1处理非复发患者骨髓NK细胞可以显著抑制NK细胞抗肿瘤功能。
为了证明TGF-β1的活化机理，研究人员系统分析了GARP分子表达的变化，证明复发患者骨髓中CD4+ T细胞表面高表达GARP。并且发现其表达水平与活化型TGF-β1成正相关关系。继而通过将骨髓CD4+GARP+ T细胞联合无活性的latent TGF-β1与NK细胞共培养后，证明CD4+GARP+ T细胞能够激活latent TGF-β1成为活化型TGF-β1，从而抑制NK细胞抗肿瘤能力。研究人员首次报道了复发AML患者骨髓NK细胞的调节机制。
为了探究抑制TGF-β1信号通路能否恢复骨髓NK细胞的抗肿瘤功能，研究人员向复发患者骨髓NK细胞培养时加入TGF-β1的中和抗体，以及TGF-β1/ TGF-βR1信号阻断剂Galunisertib，该阻断剂为美国FDA批准用于治疗部分实体瘤的药物。发现均能够显著恢复因TGF-β1所抑制的NK细胞功能。最后研究人员通过构建白血病小鼠模型，在体内实验中进一步证明了GARP+CD4+ T细胞能够活化TGF-β1，且活化型TGF-β1可以抑制NK细胞的抗肿瘤能力。当阻断TGF-β1/ TGF-βR1信号途径后则能够显著恢复NK细胞的效应功能，抑制肿瘤的生长。
CD4+ T细胞通过GARP激活TGF-β1并介导骨髓NK细胞失能
综上所述，该研究发现allo-HSCT后的AML患者肿瘤微环境中CD4+T细胞通过激活TGF-β1从而抑制骨髓NK细胞的抗肿瘤功能，导致白血病复发。该研究的创新性体现在：CD4+ T细胞表面的GARP介导了TGF-β1的活化，从而抑制骨髓NK细胞的效应功能；在白血病小鼠模型中发现通过阻断TGF-β1/ TGF-βR1信号能够明显恢复NK细胞介导的抗白血病应答能力。Blood杂志审稿人认为该项研究极大地提高了对移植后早期复发的AML患者骨髓NK细胞功能障碍机制的理解。
魏海明教授与孙自敏教授、朱小玉教授为论文的共同通讯作者。中国科大生命科学与医学部田志刚教授指导了本课题的研究工作。中国科大附一院血液内科助理研究员、生命科学与医学部王冬耀博士为论文第一作者。中国科大附一院输血科主任刘会兰、检验科主任祝怀平，中国科大傅斌清教授、郑小虎研究员等参与本项研究工作。
该研究工作获得了中国科学院、国家自然科学基金委、“科大新医学”及中国博士后科学基金等项目经费支持。
文章链接：https://ashpublications.org/blood/article/doi/10.1182/blood.2022015474/486316/
作者：中国科大生命科学与医学部
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