研究目的:白血病是一种恶性血液系统疾病,也称血癌,严重威胁患者的健康甚至生命。虽然有多种治疗方法,但以化疗为主要手段,然而其毒副作用和耐药目前依然无法避免,而针对异常信号通路的靶向药物不仅适用的患者群体窄小而且易产生耐药。可见,临床上迫切需要安全有效的治疗药物。发现于中药肿节风的小分子化合物咖啡酸3,4-二羟基苯乙酯(CADPE)对实体瘤具有广谱而显著的抗癌活性而且高度安全,显示了多靶点系统治疗恶性肿瘤的特征。因此,本课题进一步研究CADPE的抗白血病作用及其分子机制,以揭示其治疗白血病的应用潜力。研究方法:首先以多种不同类型的白血病细胞株以及正常人外周血淋巴细胞(PBMC)和人骨髓间充质干细胞(HBMSC)为研究对象,对比研究CADPE和临床治疗白血病的常用药物三氧化二砷以及伊马替尼的抗白血病活性以及安全性,以发现CADPE较现有药物的优势或特色。而后根据CADPE药效和安全性的特点,通过蛋白质免疫印迹进行分子水平的相关研究。为此先通过测定一组与白血病发生和发展至关重要的指标考察了白血病细胞和正常细胞PBMC的不同,这些指标包括多功能促癌转录因子c-Myc、Notch和NF-κB、AKT/mTOR信号通路和5’帽子结构依赖的促癌蛋白翻译以及其下游促癌蛋白(包括细胞周期调控蛋白和凋亡相关蛋白);而后,进一步对比研究CADPE对白血病细胞和PBMC的作用,以阐明CADPE多靶点系统性以及特异性作用于白血病细胞的分子机制。然后通过流式细胞术、免疫细胞化学(ICC)以及DAPI/PI染色等方法观测了 CADPE阻滞白血病细胞周期和促凋亡的作用,用瑞氏-吉姆萨染色观察CADPE可能诱导的白血病细胞分化。为进一步确实CADPE多靶点系统治疗的分子机制以及其药效和安全优势,引入c-Myc、NF-κB和AKT/mTOR信号通路抑制剂以及翻译复合体抑制剂与CADPE进行对比研究。最后在整体动物模型上探索了 CADPE的抗白血病活性。研究结果:1)CADPE在不同类型的五株白血病细胞株中均表现出了广谱的抗白血病活性,IC50在3.53到9.04μM之间,对正常人细胞PBMC高度安全,治疗指数在90-200之间;靶点药物伊马替仅对慢性髓系白血病细胞株敏感;三氧化二砷也有广谱的白血病细胞毒性,但在有效剂量范围内对PBMC就有显著毒性,其治疗指数低于CADPE的治疗指数约两个数量级。2)与正常细胞PBMC相比,白血病细胞高表达c-Myc、Notch1、NF-κB,AKT/mTOR通路高度激活并伴随活跃的5’帽子结构依赖的促癌蛋白翻译和其下游众多促癌蛋白的高表达;CADPE可特异性对抗这些恶性特征,特别是可广泛下调细胞周期调控关键因子cyclin D3,cyclin A和CDK4以及抗凋亡蛋白Bcl-XL、Mcl-1和survivin的水平。与此一致的是,对不同类型的白血病细胞,CADPE均可阻滞周期于G0/G1和S期,从而抑制白血病细胞增殖;CADPE均可引起Bax移位于线粒体、降低线粒体膜电位,从而诱导高比率的凋亡;对凋亡率较低的细胞K-562,CADPE可诱导分化特征的形成,如呈现单核细胞形态。与此形成明显对照的是,针对c-Myc、NF-κB、mTOR和5’帽子结构依赖的蛋白翻译的单靶点抑制剂,主要是下调CDK4,除c-Myc抑制剂仅能下调survivin外,其它抑制剂不能下调抗凋亡蛋白,提示这些抑制剂能抑制细胞周期但不能诱导凋亡。的确,实验结果证明,c-Myc抑制剂能诱导部分凋亡,其它抑制剂不能诱导凋亡,而三种抑制剂(c-Myc、mTOR和翻译复合体抑制剂)合用则可诱导高比率的凋亡。初步整体实验证明了 CADPE的抗白血病药效。以上研究结果充分证明,特异性针对白血病细胞的多靶点系统治疗的分子机制赋予了CADPE既可抑制细胞周期又可诱导凋亡、广谱抗癌活性、对正常细胞高度安全的特征。结论:CADPE可特异性抑制白血病的多条关键促癌信号通路,广泛下调细胞周期调控关键因子cyclin D3,cyclin A和CDK4以及抗凋亡蛋白Bcl-XL、Mcl-1和survivin的水平,阻滞白血病的细胞周期并诱导其走向凋亡,具有广谱而显著的抗白血病活性,对正常细胞高度安全,与现有药物比较特色鲜明和优势显著,具有广阔的应用前景。