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STI-571(imatininb mesylate,商品名Gleevec,中文名伊马替尼)是2001年FDA批准上市的治疗慢性粒细胞白血病(chronic myeloid leukemia,CML)的新一代肿瘤靶向治疗药物。STI-571为酪氨酸激酶抑制剂,能有效抑制BCR-ABL酪氨酸激酶的活性,从而诱导白血病细胞凋亡,达到治疗肿瘤的目的。然而,由于BCR-ABL癌基因发生突变和扩增等原因,STI-571耐药问题越来越突出,另一方面,STI-571对CML加速期和急变期患者的治疗效果并不明显,这些因素使得有必要对CML的治疗策略进行改进。解决这一问题的一个可行方法就是提高CML细胞对STI-571的敏感性。本研究以慢性粒细胞白血病细胞系K562为研究对象,探讨提高K562细胞对STI-571敏感性的方法。我们的工作发现,细胞凋亡抑制蛋白XIAP的小分子抑制物Embelin或转染ARF肿瘤抑制基因都可增加K562细胞对STI-571的敏感性。STI-571和Embelin对K562细胞的生长抑制作用呈浓度依赖性。与药物单独作用相比,STI-571和Embelin二者联合作用能显著抑制K562细胞的生长及体外的克隆形成能力。经Calcusyn软件分析,STI-571和Embelin两药物之间在抑制K562细胞生长方面发挥着协同的作用。低浓度的STI-571(50nM)和Embelin(20μM)联用显著诱导了K562细胞的凋亡,此时在K562细胞中可检测到线粒体外膜的变化和促细胞凋亡因子(如细胞色素C)的释放及随后的caspase3的活化。细胞周期检测发现,STI-571和Embelin联合作用K562细胞24h后,可诱导细胞周期阻滞在G1期,并且细胞周期调控蛋白p21的表达也相应增加,而p27的表达没有变化。STI-571和Embelin诱导的K562细胞凋亡伴随着相关信号蛋白、凋亡调控蛋白表达的变化。两药联合作用可以显著下调抗凋亡蛋白XIAP和Mcl-1的表达,而Phospho-Akt却受到上调。STI-571能降低Embelin诱导的Bcl-2表达的上调,但对Embelin诱导的Bcl-X_L表达增加却无影响。STI-571和Embelin单独作用K562细胞都能诱导促凋亡蛋白Bim的表达,两药联合作用后,更进一步增强了Bim的表达。为了进一步研究Bim在STI-571和Embelin联合诱导的K562细胞凋亡中的作用,我们通过病毒介导的RNA干扰技术,筛选到了Bim表达水平明显下调的K562亚系(命名为K562/ShBim)。与亲本细胞相比,K562/ShBim细胞对STI-571和Embelin的联合作用表现出了明显的耐受性,提示Bim蛋白在STI-571和Embelin联合诱导的K562细胞凋亡和增殖抑制中发挥了关键的作用。我们通过逐渐增加STI-571浓度的方法,体外筛选出了一株耐STI-571作用的K562细胞系(K562/R)。有趣的是,我们发现Embelin可以增加K562/R对STI-571的敏感性。与药物单用相比,STI-571、Embelin联合作用显著促进了K562/R细胞的生长抑制和凋亡发生。同时我们发现,在K562细胞中转染ARF肿瘤抑制基因后,ARF的表达可促进STI-571对K562细胞的生长抑制和凋亡诱导。我们的结果表明,Embelin或肿瘤抑制基因ARF的表达均可增强STI-571诱导的K562细胞凋亡和生长抑制,这对于临床上CML治疗策略的改进提供了相应的理论基础。并且,STI-571和Embelin联合用药对于临床上出现的STI-571耐药现象的克服也可能是一种潜在的有效策略。目前,对肿瘤细胞中不同通路信号蛋白的协同抑制,正成为国际上治疗各种不同类型肿瘤的一种新兴起的方法。我们利用STI-571和Embelin对K562白血病细胞凋亡的诱导及相关信号通路的研究,是在分子水平上对慢性粒细胞白血病靶向治疗和协同治疗的一种有益尝试。