亢培穎，李伊瑤(綜述)，史 敏，李永軍(審校)

(河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院檢驗(yàn)科，河北 石家莊 050051)

急性T淋巴細(xì)胞白血病(T cell acute lymphoblastic leukemia,T-ALL)是一種惡性侵襲性血液系統(tǒng)腫瘤，由于致癌基因的異常積累導(dǎo)致發(fā)育中的T細(xì)胞前體細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化[1]。盡管目前臨床治療中有多種可以顯著改善T-ALL患者預(yù)后的化療方式，但仍有部分患者出現(xiàn)較為嚴(yán)重的不良反應(yīng)或(和)化療藥物耐藥。因此，開發(fā)更為有效、安全的靶向治療藥物成為一個(gè)亟待解決的問題。T-ALL的發(fā)生發(fā)展有多種信號(hào)通路參與。近年研究顯示，Janus蛋白酪氨酸激酶(Janus activated kinase,JAK)信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activators of transcription,STAT)信號(hào)通路參與了多種惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，與急性T淋巴細(xì)胞白血病的發(fā)病有密切關(guān)系，其異常激活可以促進(jìn)細(xì)胞異常增殖和抑制細(xì)胞凋亡，從而誘發(fā)T-ALL。本綜述對(duì)JAK/STAT信號(hào)通路在T-ALL發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制以及基于該信號(hào)通路靶向治療T-ALL的最新研究進(jìn)展作一回顧。

1 JAK/STAT信號(hào)通路

JAK/STAT信號(hào)通路又稱JAK信號(hào)傳導(dǎo)及STAT信號(hào)通路，是細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)的重要途徑[2]。JAK是一類非受體型酪氨酸激酶，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用，主要包括四個(gè)家族成員：JAK1、JAK2、JAK3和酪氨酸激酶2(tyrosine kinase 2，TYK2)，分子結(jié)構(gòu)中有7個(gè)結(jié)構(gòu)域，分別是JH1-7[3]。其中JAK2突變是血細(xì)胞衰老過程中最常見的突變基因之一，被視為骨髓增生性腫瘤的中心驅(qū)動(dòng)因素，它導(dǎo)致激酶的結(jié)構(gòu)性激活，從而導(dǎo)致下游信號(hào)通路的異常[4]。STAT既是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子又是轉(zhuǎn)錄因子，擁有7個(gè)亞型：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b以及STAT6[5]。STAT家族中，STAT3、STAT5a和STAT5b在癌癥生物學(xué)中具有重要意義。STAT3可以通過多種方式被激活，包括細(xì)胞因子、激素、使用酪氨酸激酶受體的生長因子、受體相關(guān)激酶、部分致癌的非受體相關(guān)激酶以及Toll樣受體等，持續(xù)激活的STAT3參與有絲分裂、存活、抗凋亡、轉(zhuǎn)移和腫瘤發(fā)生[6]。STAT5蛋白與細(xì)胞分化、脂質(zhì)動(dòng)員和淋巴細(xì)胞發(fā)育有關(guān)，多種細(xì)胞因子和激素的配體-受體偶聯(lián)作用可以激活STAT5a和STAT5b，如生長激素、促紅細(xì)胞生成素、催乳素和幾種白細(xì)胞介素等，激活的STAT5蛋白則會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[7]。JAK分子與STAT分子在細(xì)胞內(nèi)通過與受體相結(jié)合完成從胞質(zhì)到胞核的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。當(dāng)細(xì)胞因子與受體結(jié)合后，受體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成二聚體，使胞質(zhì)內(nèi)的JAK分子活化。受體酪氨酸殘基與活化后的JAK分子相結(jié)合并發(fā)生磷酸化，STAT分子則結(jié)合到受體復(fù)合物的酪氨酸磷酸化位點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)生酪氨酸磷酸化。磷酸化的STAT分子與受體分離，兩相聚集形成STAT二聚體，并轉(zhuǎn)移至核內(nèi)，使目的基因的轉(zhuǎn)錄效率迅速提高[3]。

2 JAK/STAT信號(hào)通路在T-ALL中的作用機(jī)制

JAK/STAT信號(hào)通路參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡以及自身調(diào)節(jié)等過程，在腫瘤的發(fā)生中起到重要作用[2]。在生理狀態(tài)下，JAK/STAT信號(hào)通路受到嚴(yán)密的基因調(diào)控，然而異常的JAK/STAT通路激活可以引起血液系統(tǒng)腫瘤在內(nèi)的多種腫瘤的發(fā)生。近年來，JAK/STAT信號(hào)通路異常激活在T-ALL中的作用被研究者所重視，結(jié)構(gòu)性激活的JAK/STAT信號(hào)通路導(dǎo)致白血病細(xì)胞的不受控增殖，并與不良預(yù)后有關(guān)[8]。

JAK/STAT信號(hào)通路在造血過程中起著關(guān)鍵作用。JAK1突變發(fā)生在近20%的T-ALL病例中，攜帶有JAK1突變的白血病細(xì)胞特征是JAK信號(hào)正向調(diào)控的基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)[9]。Dawson等[10]研究表明，突變的JAK2可以使異染色質(zhì)蛋白1α(heterochromatin protein 1 alpha，HP1α)與磷酸化組蛋白H3解離，致使Lmo2等原癌基因表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致T-ALL的發(fā)生。STAT3是參與惡性腫瘤轉(zhuǎn)化的重要轉(zhuǎn)錄因子，上調(diào)腫瘤相關(guān)基因如Bcl-2、c-Myc、Notch-1等，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖[11]。STAT5的關(guān)鍵作用之一是支持T細(xì)胞組蛋白乙?；图谆倪^程，STAT5a和STAT5b是STAT5的兩個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和激活子，也是細(xì)胞因子和生長因子的下游靶點(diǎn)，STAT5b在T細(xì)胞亞群中的表達(dá)高于STAT5a，正常表達(dá)的STAT5b可以通過促進(jìn)T細(xì)胞亞群的分化發(fā)揮抗腫瘤作用。STAT5b的突變是淋巴系統(tǒng)惡性腫瘤的直接驅(qū)動(dòng)因素，其突變體的表達(dá)觸發(fā)了以CD8+T細(xì)胞過度增殖和侵襲為特征的白血病發(fā)生[12]。早期前體T細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病(early T-cell precursor acute lymphoblastic leukemia,ETP-ALL)是急性T淋巴細(xì)胞白血病的一種高危亞型，具有獨(dú)特的免疫表型和基因組特征。Goossens等[13]在研究中提示，在ETP-ALL中，JAK/STAT信號(hào)通路被異常激活。與非ETP-ALL相比，ETP-ALL樣本中磷酸化(p)STAT5的水平升高。有趣的是，無論JAK突變狀態(tài)如何，在大多數(shù)樣本中都觀察到了JAK/STAT通路的激活[13]。Dolai等[14]的工作也證明了這一點(diǎn)，他們通過對(duì)ETP-ALL磷酸化酪氨酸圖譜和p-STAT蛋白分析發(fā)現(xiàn)，JAK1、STAT5和STAT3的磷酸化水平均高于非ETP-ALL小組。其中JAK1位點(diǎn)pY1034的輕型與重型比率在ETP-ALL中最高，達(dá)到了15倍，而與其他非Ph樣樣本相比，ETP-ALL樣本也有較高的JAK1磷酸化比率。

3 JAK/STAT信號(hào)通路的異常激活

3.1JAK/STAT信號(hào)通路異常激活的上游突變 JAK/STAT通路異常激活的一個(gè)顯著上游突變是白細(xì)胞介素7受體(interleukin 7 receptor,IL-7R)的異常表達(dá)，IL-7R的異常表達(dá)已被證明在超過70%的T-ALL中驅(qū)動(dòng)致癌程序[15]。IL-7R主要表達(dá)于淋巴樣細(xì)胞，是T細(xì)胞正常發(fā)育和維持成熟T細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)所必需的[16]。T-ALL中JAK/STAT高激活的機(jī)制包括非受體型蛋白酪氨酸磷酸酶2(protein tyrosine phosphatase non-receptor type2，PTPN2)突變和缺失所導(dǎo)致IL-7R的細(xì)胞因子反應(yīng)性增強(qiáng)，以及動(dòng)力蛋白2(dynamin2，DNM2)功能喪失突變所導(dǎo)致的籠蛋白依賴性IL-7R內(nèi)吞作用的削弱，從而增加了受體表達(dá)水平，導(dǎo)致IL-7R信號(hào)增強(qiáng)[17]。IL-7Rα胞漿尾部的JAK1和JAK3活化、反式磷酸化和隨后的酪氨酸殘基磷酸化啟動(dòng)，構(gòu)成了效應(yīng)分子STAT5的對(duì)接位點(diǎn)[16]。反之，JAK/STAT信號(hào)通路異常激活負(fù)調(diào)控IL-7R和白細(xì)胞介素4受體，加速白血病的進(jìn)展，這與組蛋白賴氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶2A[Lysine(K)-Methyl Transferase 2A，KMT2A]基因重排有關(guān)，其低水平增強(qiáng)了T-ALL的JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。KMT2A屬于KMT2家族，其中包括5個(gè)成員(KMT2A-E)，其對(duì)于細(xì)胞的維持、發(fā)育和分化至關(guān)重要。KMT2A基因重排主要是染色體易位，與ALL和急性髓系白血病的發(fā)生有關(guān)[18]。有研究表明，在IL-7持續(xù)存在的環(huán)境下，CK2和JAK/STAT信號(hào)通路之間存在串?dāng)_，這有助于白血病細(xì)胞的存活和增殖[19]。

3.2JAK/STAT信號(hào)通路異常激活的下游突變 JAK/STAT信號(hào)通路的異常激活可以引發(fā)多種下游轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)，如細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制因子(suppressor of cytokine signalling，SOCS)、活化STAT的抑制蛋白(protein inhibitor of activated STAT，PIAS)、 Zeste12蛋白同型化抑制子 (suppressor of zeste 12 protein homolog，Suz12)和PIM1等異常激活和表達(dá)，從而促進(jìn)T-ALL的發(fā)生發(fā)展。

JAK1/3與PTPN2缺失有協(xié)同作用，通過增加細(xì)胞因子敏感性和激活JAK/STAT信號(hào)通路引起致癌基因突變，從而促進(jìn)白血病細(xì)胞的增殖[20]。JAK2信號(hào)通路通過正向和負(fù)向兩種方式對(duì)下游信號(hào)進(jìn)行調(diào)控。正向調(diào)控機(jī)制通過干擾素(interferon，INF)、生長因子(growth factor，GF)、集落刺激因子(colony-stimulating factor，CSF)、白細(xì)胞介素、腫瘤壞死因子(tumour necrosis factor，TNF)和趨化因子(chemotactic factor，CF)等細(xì)胞因子與相應(yīng)受體結(jié)合并與JAK2相互作用而激活，以磷酸化的酪氨酸為靶點(diǎn)，形成STAT二聚體進(jìn)入胞核，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子活性，促進(jìn)增殖相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)[21]。負(fù)調(diào)控機(jī)制包括SOCS家族和PIAS家族，其中SOCS以負(fù)反饋環(huán)的形式調(diào)控JAK介導(dǎo)的基因表達(dá)，活化的JAK激活STAT的同時(shí)誘導(dǎo)SOCS表達(dá)；而SOCS的表達(dá)產(chǎn)物反過來又抑制JAK信號(hào)通路[22]。

Degryse等[23]的工作則比較了雙突變體JAK3(M511I-A572T)和JAK3(M511I-A573V)與單突變體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特性。當(dāng)這些蛋白在293T細(xì)胞中與IL-7R一起表達(dá)時(shí)，雙JAK3突變體的STAT5磷酸化明顯強(qiáng)于單個(gè)JAK3突變體，因此可以判斷，獲得額外的JAK3突變是T-ALL進(jìn)展過程中增加JAK/STAT信號(hào)的另一種機(jī)制[23]。而Broux等[24]觀察到Suz12的失活和JAK3基因突變之間存在很強(qiáng)的協(xié)同作用，在小鼠骨髓移植模型中，Suz12失活或JAK3單獨(dú)作用均可引起T-ALL，而兩者共同作用則可顯著縮短疾病潛伏期。Suz12是多梳抑制復(fù)合物2(polycomb repressive complex 2，PRC2)的核心組成成分，負(fù)責(zé)編碼H3K27me23組蛋白標(biāo)記，與基因抑制有關(guān)。

研究顯示，在NUP214-ABL1/TLX陽性(NA+TLX1)白血病細(xì)胞中，JAK/STAT信號(hào)通路基因顯著上調(diào)。STAT5通過與T細(xì)胞白血病同源盒1(T-cell leukemia homeobox 1，TLX1)共同結(jié)合，選擇性地增加了增強(qiáng)子區(qū)域的可及性，并在MYC基因增強(qiáng)子處驅(qū)動(dòng)一個(gè)前饋回路，從而導(dǎo)致致癌靶點(diǎn)的激活[1]。最近的基因組學(xué)研究顯示，約20%的T-ALL患者攜帶核糖體蛋白(ribosomal protein，RP)基因RPL5、RPL10、RPL22或RPL11的體細(xì)胞缺陷。蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)的GSEA分析結(jié)果表明，RPL10第98位(R98S)存在精氨酸到絲氨酸突變，在RPL10 R98S+細(xì)胞上調(diào)的蛋白質(zhì)中，JAK-STAT信號(hào)通路表達(dá)上調(diào)。在表達(dá)細(xì)胞因子的RPL10 R98S+細(xì)胞中，JAK、STAT3、STAT5以及細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)和Akt的磷酸化持續(xù)增強(qiáng)且持續(xù)時(shí)間更長，而一般的酪氨酸磷酸化沒有增加[25]。另外，Ribeiro等[26]研究證實(shí)，JAK/STAT的異常激活導(dǎo)致了PIM1的高水平表達(dá)，PIM1是具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的原癌基因PIM家族成員，是JAK/STAT信號(hào)通路的最終靶點(diǎn)，其過表達(dá)和造血細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)換有密切關(guān)系。

4 靶向JAK/STAT信號(hào)通路治療T-ALL

4.1單獨(dú)治療 JAK抑制劑(如Ruxolitinib)和表觀遺傳藥物可單獨(dú)應(yīng)用于治療JAK/STAT信號(hào)通路相關(guān)基因突變的患者[27]，Ruxolitinib是一種三磷酸腺苷類似物，主要抑制JAK 轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，通過競(jìng)爭性結(jié)合JAK1/2結(jié)構(gòu)域上的ATP 結(jié)合位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)JAK 活性的抑制作用。Senkevitch等[28]在研究中表明，Ruxolitinib能有效地抑制體外培養(yǎng)的D1_hIL7RP1細(xì)胞的增殖和活化，延長RAG1-/-小鼠的存活時(shí)間，減輕白血病負(fù)擔(dān)，證實(shí)了Ruxolitinib作為單一療法有抗白血病作用。在最近的研究顯示Ruxolitinib可能優(yōu)于以單一細(xì)胞因子為靶點(diǎn)的治療策略。這是由于JAK是許多細(xì)胞因子受體下游的一個(gè)共同信號(hào)節(jié)點(diǎn)，可以同時(shí)抑制多種細(xì)胞因子活性的能力[29]。

4.2聯(lián)合治療 JAK/STAT信號(hào)通路抑制劑和其他藥物的聯(lián)合應(yīng)用具有更廣闊的開發(fā)潛力。已經(jīng)知道STAT5、MYC和TLX1協(xié)同激活與增殖和生存相關(guān)的關(guān)鍵靶基因，其中STAT5和TLX1占據(jù)了增強(qiáng)子區(qū)域，并且MYC是STAT5/TLX1復(fù)合物的重要組成部分，抑制增強(qiáng)子活性和(或)MYC的表達(dá)可能會(huì)提供更好的治療機(jī)會(huì)。有研究表明溴化結(jié)構(gòu)域和末端外結(jié)構(gòu)域蛋白(bromodomain and extra-terminal domain proteins，BET)抑制劑JQ1聯(lián)合Imatinib具有協(xié)同抗白血病作用，可以治療表達(dá)NUP214-ABL1/TLX1的T-ALL細(xì)胞株和表達(dá)NUP214-ABL1/TLX1的人T-ALL異種移植瘤，改善相關(guān)T-ALL患者樣本的治療反應(yīng)，并可能成為NUP214-ABL1陽性患者的可行治療選擇[1]。

下游STAT轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)的抑制劑，如PIM抑制劑AZD1208和TP-3654[29-30]也可用于與靶向JAK/STAT依賴性白血病相關(guān)的治療。但值得注意的是，單純通過抑制JAK激活來緩解骨髓造血細(xì)胞發(fā)育異常的臨床實(shí)驗(yàn)表明，使用這些藥物不能達(dá)到酪氨酸激酶抑制劑在慢性髓性白血病中觀察到的開創(chuàng)性療效[31]。因此，針對(duì)T-ALL的JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)藥物的臨床前評(píng)估應(yīng)向合理設(shè)計(jì)的聯(lián)合治療方案發(fā)展。JAK/STAT信號(hào)通路抑制劑和Aurora激酶B(Aurora kinase B，AURKB)抑制劑的聯(lián)合應(yīng)用顯示出相應(yīng)的開發(fā)潛力。有研究發(fā)現(xiàn)，Ruxolitinib和AZD1152(一種AURKB特異性抑制劑)的聯(lián)合治療能顯示出相加效應(yīng)，這一發(fā)現(xiàn)支持了STAT5異常表達(dá)的T細(xì)胞對(duì)AURKB抑制敏感的假設(shè)。雖然AZD1152處理不影響STAT5磷酸化，但它有效地抑制了表達(dá)hSTAT5BN642H的T細(xì)胞中的AURKB活性[12]。而Degryse等[32]最近則報(bào)道了JAK3抑制Tofacitinib和BCL2抑制劑ABT-199在JAK3mutPDX樣品中的體內(nèi)協(xié)同活性。此外，根據(jù)T-ALL中IL-7R/JAK/STAT和MEK/ERK信號(hào)之間可能的相互作用，這些研究者還發(fā)現(xiàn)應(yīng)用Tofacitinib與絲裂原活化蛋白激酶激酶(Mitogen-activated protein kinase，MEK)抑制劑Selumetinib和Trametinib體外處理JAK3mutPDX細(xì)胞時(shí)具有協(xié)同作用[32]。

4.3IL-7R靶向治療 鑒于約70%T-ALL患者的原始細(xì)胞表達(dá)IL-7R并對(duì)IL-7有很高的反應(yīng)頻率，并且大約10%的患者表現(xiàn)出與高復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的IL-7R功能增益突變[33]，IL-7/IL-7R在T-ALL中的靶向治療值得注意。

一個(gè)策略是抑制特定的下游信號(hào)元件。有研究者已經(jīng)獲得這個(gè)方向體外和體內(nèi)的臨床前數(shù)據(jù)，表明臨床期的JAK小分子抑制劑能夠殺死IL7R突變和IL-7依賴的細(xì)胞[16,34]。值得注意的是，糖皮質(zhì)激素耐藥T-ALL細(xì)胞的一部分對(duì)IL-7有強(qiáng)烈的JAK/STAT信號(hào)誘導(dǎo)作用，去除IL-7或用Ruxolitinib治療可使白血病細(xì)胞對(duì)糖皮質(zhì)激素敏感[35]。

由于IL-7/IL-7R觸發(fā)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)導(dǎo)致BCL2的上調(diào)，而BCL2是IL-7介導(dǎo)的T-ALL細(xì)胞生存所必需的，因此使用BCL2抑制劑的臨床治療也構(gòu)成了阻止白血病進(jìn)展的一種有效策略[28]。在這方面值得一提的是，JAK3突變的T-ALL細(xì)胞磷酸化蛋白質(zhì)組圖譜顯示其對(duì)體外和體內(nèi)PI3K/AKT、RAS/MAPK或其他突變的下游信號(hào)通路的調(diào)節(jié)，對(duì)JAK1/3抑制劑Tofacitinib和BCL2抑制劑Venotclax的聯(lián)合處理比單獨(dú)使用每個(gè)抑制劑顯示出更高的敏感度[32]。值得注意的是，一種新的針對(duì)野生型和突變型IL-7α的單克隆抗體B12最近被開發(fā)出來，并在注射D1IL-7R突變細(xì)胞的RAG1-/-小鼠體內(nèi)顯示了強(qiáng)大的抗白血病作用[36]，這為臨床治療T-ALL提供了新的思路。

4.4中藥治療 中藥抗白血病受到研究者的重視。姜黃素(Curcumin)是一種傳統(tǒng)中藥成分，來源于姜黃的干燥根莖。姜黃素應(yīng)用于T-ALL可明顯降低JAK3、STAT3和STAT5等蛋白的磷酸化，從而通過抑制JAK/STAT 信號(hào)通路來達(dá)到促進(jìn)白血病細(xì)胞凋亡的目的，產(chǎn)生抗白血病作用[37]。青蒿琥酯(Artesunate)是青蒿素的衍生物，有研究表明，青蒿琥酯在急性早幼粒細(xì)胞白血病及急性淋巴細(xì)胞白血病中抑制STAT1蛋白表達(dá)，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[38]。此外，白芍總苷、連翹酯苷、六味補(bǔ)氣膠囊及去甲斑蝥素等多種中藥對(duì)JAK/STAT信號(hào)通路也具有抑制作用。

5 展望

綜上所述，JAK/STAT信號(hào)通路的異常激活在T-ALL的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用，抑制該通路的異常表達(dá)是治療T-ALL的有效方法。為了減少類固醇藥物耐藥和單藥療效不理想問題，JAK/STAT雙重或多重抑制劑的聯(lián)合應(yīng)用成為值得重視的問題。雖然JAK/STAT信號(hào)通路在腫瘤中的致癌機(jī)制已經(jīng)得到了大量闡述，但其在T-ALL中的作用機(jī)制尚未完全闡明，進(jìn)一步深入研究這一作用機(jī)制對(duì)T-ALL的臨床治療、預(yù)后、復(fù)發(fā)和耐藥具有重要的指導(dǎo)意義。