白血病干细胞（LSC）在急性髓系白血病（AML）的发生、发展和复发中起主要作用¹。LSC与正常造血干细胞一样具有无限增殖、自我更新及多向分化的潜能，且大多处于细胞周期的静止期，对化疗的杀伤作用不敏感，导致AML复发/难治^2,3。因此，LSC成为AML新疗法的关键靶标，但现有靶向LSC的策略对患者临床结局的改善仍然有限。

据报道，LSC的异质性可能是影响LSC靶向疗法治疗效果的主要原因。现有研究结果显示，AML患者的LSC亚型在发育层级和表面抗原方面均具有异质性。因此，基于LSC不同亚型的生物学特征，选择针对性治疗策略，对改善LSC靶向疗法的临床结局至关重要。

近日，《Cancer Discovery》杂志上发表了题为“A novel type of monocytic leukemia stem cell revealed by the clinical use of venetoclax-based therapy”的论文，该研究发现了一类新型单核性白血病干细胞，并揭秘其介导AML患者经维奈克拉治疗后复发的机制，阐明“克拉屈滨”联合“维奈克拉”方案提高AML患者预后的理论基础。本文对该研究结果进行了解读，详情如下。

基于维奈克拉的疗法揭示了一种新型单核性白血病干细胞

AML是一种起源于髓系造血干/祖细胞的恶性克隆性疾病，具有高度异质性。“7＋3”方案（阿糖胞苷＋蒽环类药物）化疗与造血干细胞移植为传统治疗手段，但患者生存率较低。BCL-2抑制剂维奈克拉的出现改善了AML患者的结局，提高了缓解率及总生存⁴。然而，长期使用维奈克拉存在耐药问题。多项研究结果显示，老年或新诊断不适合强化疗的AML患者在接受维奈克拉联合方案治疗后，约1/3 的患者在缓解后出现复发或耐药^5,6。因此，临床亟需探索维奈克拉耐药的机制，进而探索解决方案。

研究方法

研究聚焦于接受维奈克拉联合阿扎胞苷（VEN＋AZA）治疗后复发的AML患者，通过形态学检查和流式分析来明确诊断和复发表型，在早期诊断、治疗和复发阶段对患者进行监测，从患者外周血或骨髓中提取样本，应用肿瘤患者来源的异种移植（PDX）模型、单细胞转录组结合细胞表面蛋白测序（CITE-seq）、全外显子测序（WES）等技术对获取的样本进行分析。

研究结果

1.LSC的异质性

本研究发现了一种新型人类急性髓性白血病干细胞，将其命名为单核性白血病干细胞（m-LSC），部分AML患者体内可同时存在经典的低分化性白血病干细胞（p-LSC）和m-LSC。

m-LSC可通过独特的免疫表型（CD34－、CD4＋、CD14－、CD11b－和CD36－）与p-LSC区分开来，且m-LSC处于骨髓发育的成熟阶段，发育层级偏晚。

在分子生物学方面，m-LSC也不同于更原始的LSC，其BCL-2依赖性较低，对维奈克拉联合阿扎胞苷治疗产生明显的耐药。

不仅如此，m-LSC还表现出对碳代谢和嘌呤/嘧啶代谢的选择性依赖，对嘌呤代谢的依赖导致其对克拉屈滨的敏感性增加。

研究显示，在PDX模型中，维奈克拉联合阿扎胞苷选择性清除p-LSC，而克拉屈滨可针对性清除m-LSC，三药联合能同时清除p-LSC和m-LSC，有效靶向LSC的异质性亚群，达到深度清除肿瘤的效果（图1）。这也进一步验证了近期几项关于维奈克拉与传统化疗药物联合治疗AML临床研究中取得的良好结果。其中，维奈克拉与含有克拉屈滨的化疗方案联用时，综合缓解率高达94%，微小残留病灶阴性率更优，达82%⁷。

因此，研究表明维奈克拉与克拉屈滨联用可同时清除多种LSC亚型，提示该联合方案有望显著改善AML患者疗效。

微信图片_20231204160202.png

图1 VEN＋AZA、克拉屈滨（CdA）或三药联合治疗对PDX骨髓肿瘤负荷的影响

2.LSC异质性的临床意义

在PDX模型中，LSC的异质性与患者不同的治疗结局有关。为验证AML患者的治疗结局因m-LSC的存在而变化，研究者从3例接受维奈克拉联合阿扎胞苷治疗的AML患者中采集样本进行分析。结果显示，存在m-LSC的患者更容易在短期内发生单核细胞表型疾病复发（图2）。

图2 Pt-20、Pt-12、Pt-69接受VEN＋AZA治疗的结局

扩展分析显示，在25例维奈克拉联合阿扎胞苷治疗后复发的AML患者中，与复发后伴有原始细胞特征的患者相比，伴有单核细胞特征的患者缓解持续时间显著更短（图3），表明存在m-LSC的患者在接受维奈克拉联合阿扎胞苷治疗时可能预后较差。

因此，在新诊断的AML患者中，存在m-LSC是预后不良的独立因素，可用于预测维奈克拉联合阿扎胞苷的治疗反应。

图3 单核细胞复发和非单核细胞复发AML患者的缓解持续时间

3.AML异质性与临床耐药复发反应相关性的假说模型

根据LSC的异质性及其与AML临床疗效之间的关系，研究者建立了LSC异质性影响AML疾病发生、发展及临床结局的模型，该模型用树类比AML的发育过程，地下根部代表LSC，地面以上的分支代表不同分化层级的肿瘤细胞。

部分初诊AML患者可能仅存在p-LSC，这些p-LSC具有BCL-2依赖性。因此，基于维奈克拉的治疗可带来更高的缓解率和更长的缓解时间（图4A）。相反，部分AML患者同时具有原始与单核细胞特征（p-LSC和m-LSC），这些患者可能在短暂缓解后复发，或对基于维奈克拉的治疗难治（图4B）。此外，还有部分AML患者仅由m-LSC驱动，具有分化程度最高的单核细胞特征。既往研究显示，这类患者在接受维奈克拉疗法治疗后复发/难治几率较大（图4C）。

图4 AML异质性与临床耐药复发反应相关性的假说模型

4.最佳治疗策略探索

基于m-LSC对维奈克拉耐药、介导AML复发/难治的机制，本研究探索了不同LSC亚型的最佳治疗策略：

对同时存在p-LSC和m-LSC的患者，应考虑在维奈克拉疗法之外添加选择性靶向单核细胞的药物，如克拉屈滨等，减少复发/难治。另外，MCL-1抑制剂也在单核细胞亚群中表现出抗肿瘤活性，这可能与m-LSC能量代谢依赖于MCL-1有关。有趣的是，研究发现克拉屈滨可下调MCL-1水平，进而克服AML对维奈克拉的耐药⁸。

对仅由m-LSC驱动的AML患者，应选择更有效的治疗策略替代维奈克拉，这有助于优化AML患者结局，并预防过度治疗。

基于上述研究结果，后续AML的精准治疗需基于LSC的异质性，探索针对不同LSC亚型的靶向治疗。

总结在基础生物学领域，本研究提供了LSC异质性影响AML的发生、发展和临床结局这一新视角。在临床领域，m-LSC对维奈克拉耐药、介导AML复发/难治，并对克拉屈滨敏感的作用及机制表明，了解LSC异质性是改善AML治疗结局的关键因素。未来基于克拉屈滨与维奈克拉为骨干的多种新型药物联用方案将有望成为AML治疗领域的重要组成。

微信图片_20231204160718.png

裴善赡研究员

良渚实验室研究员

浙江大学医学院附属第一医院骨髓移植中心研究员

浙江大学“百人计划”研究员

博士生导师

长期专注于白血病的基础及临床转化研究