B4GALT1在骨髓基质细胞中介导髓系恶性克隆细胞耐药的机制研究
发布时间：2021-08-16 23:43
骨髓造血微环境是支撑和调节造血干/祖细胞生长发育的内环境,骨髓基质细胞作为其重要组成之一,在造血干细胞的静止、分化、增殖和凋亡过程中起着重要的作用。骨髓增生异常综合征（MDS）是一组起源于骨髓造血干细胞的髓系恶性克隆性疾病,化疗是治疗高危MDS患者的常规手段,但在临床上部分MDS患者出现不同程度的耐药性,研究表明,除了恶性克隆细胞自发的耐药特性之外,骨髓造血微环境的异常对恶性克隆细胞耐药性的产生也具有重要作用,但具体的作用机制尚不清楚。在前期工作中,本实验室通过小鼠移植模型发现两株骨髓基质细胞HS5和HS27a对髓系恶性克隆细胞增殖的影响具有显著差异;通过多组学手段发现,HS27a中β-1,4-半乳糖基转移酶（B4GALT1）的表达显著高于HS5。本研究发现将髓系恶性克隆细胞株与HS5共培养后能显著增加HS5细胞中B4GALT1的表达。在HS5中过表达B4GALT1（HS5B4）并与髓系恶性克隆细胞共培养可以显著增强后者对化疗药物的耐药性。继而本研究探究了骨髓基质细胞中B4GALT1差异性表达的分子机制,并分别从细胞间直接接触、细胞因子介导、外泌体介导等3个方面系统地阐释了共培养体系中...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
MDS不同阶段造血干/祖细胞的异常扩增和分化受阻[14]
江南大学博士学位论文4图1-2骨髓造血微环境中的细胞组分[22]Figure1-2CellularcomponentsofbonemarrowhematopoieticmicroenvironmentMDS长期以来一直被认为是一种造血细胞的自主性失调，其疾病的发生发展完全是由造血细胞自身的基因突变所驱动的。然而，近年来一些研究证明了骨髓造血微环境在MDS发病机制中发挥重要影响[13]。MDS患者常检测到骨髓造血环境的异常，其造血环境中的骨髓基质细胞分离并体外培养后，与正常对照相比，在转录水平、分化特征和支持造血干/祖细胞的能力表现出显著差异，表现了其在MDS骨髓衰竭过程中的潜在作用[23]。在研究MDS的造血微环境对造血干细胞影响时，以Roecklein[24]等人构建的人源骨髓基质细胞HS5和HS27a应用最为广泛。这两个基质细胞与髓系恶性克隆细胞的共培养体系，常被用于研究造血微环境对造血干细胞增殖、分化及凋亡的影响[25-27]。HS5细胞呈纤维状，能分泌多种细胞因子如CSF（Colonystimulatingfactor）、白细胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、白细胞介素-8（Interleukin-8，IL-8）和白细胞介素-11（Interleukin-11，IL-11）等；而HS27a呈现出表皮细胞状，分泌较低水平的生长因子，表达高丰度的糖蛋白MCAM（Melanomacelladhesionmolecule），支持早期造血祖细胞形成鹅卵石区域[28]。HS5、HS27a与人源髓系恶性克隆细胞的异源移植模型表明，不同性质的基质细胞对髓系恶性克隆细胞增殖的影响存在差异，与HS5细胞相比，HS27a细胞在支持MDS短期（5~13周）增殖方面表现出更强的能力[29]。Raaijmakers[30]等人首次利用小鼠体内模型为骨髓微环境对MDS发病机制的潜在关键作用提供了实验支持，该研究通过敲除表达转录因子Osterix的成骨细胞亚群中的DICER1基因，造成其Sbds蛋白表达水平降低，引
江南大学博士学位论文6图1-3造血微环境介导的恶性克隆细胞的耐药[37]Figure1-3Hematopoieticmicroenvironmentmediateddrugresistance在恶性造血过程中，基质细胞能通过分泌一些细胞因子，刺激恶性克隆细胞的存活和生长，从而产生耐药，比如CXC型趋化因子就是其中研究较多的一类细胞因子。与细胞因子介导的耐药相比，细胞直接接触介导的耐药可能在耐药方面更为重要。细胞粘附能激活某些信号通路，从而诱导细胞因子及其受体的表达。细胞间黏附由Notch家族膜蛋白和整合素家族等黏附分子介导，其中Notch的异常激活在髓系[38]和淋巴系[39]恶性造血中均有发生。外泌体介导的耐药近年来引发越来越多的关注。下文对这些耐药相关的蛋白和信号通路作简要介绍。1.3.2Notch信号通路Notch信号通路进化保守，在正常发育过程中负责调控决定细胞命运，维持成体组织稳态。Notch通路介导临近细胞信号传递，信号接收细胞通过受体配体的相互作用与信号发送细胞结合，受其调控。Notch受体是由胞外结构域（Notchextracellulardomain，NECD）、跨膜结构域（Transmembranedomain，TM）和胞内结构域（Notchintracellulardomain，NICD）组成的单次跨膜蛋白，其中胞外结构域上有36个表皮生长因子（Epidermalgrowthfactor，EGF）样重复序列，其第11和12个EGF样重复序列介导与配体的相互作用。Notch受体在内质网和高尔基体中被酶切和糖基化，形成依赖于Ca2+的异二聚体，该异二聚体由NECD和细胞膜上的TM-NICD以非共价连接而成，随后被运输到质膜。当Notch受体与配体结合后，经过肿瘤坏死因子α转化酶（Tumornecrosisfactor-α–convertingenzyme，TACE）和γ分泌酶（γ-secretase）两种蛋白酶水解，释放其胞内结构域。酶切后的NICD转位至细胞核，与CSL（CBF1/Su（H
本文编号：3346612
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
MDS不同阶段造血干/祖细胞的异常扩增和分化受阻[14]
江南大学博士学位论文4图1-2骨髓造血微环境中的细胞组分[22]Figure1-2CellularcomponentsofbonemarrowhematopoieticmicroenvironmentMDS长期以来一直被认为是一种造血细胞的自主性失调，其疾病的发生发展完全是由造血细胞自身的基因突变所驱动的。然而，近年来一些研究证明了骨髓造血微环境在MDS发病机制中发挥重要影响[13]。MDS患者常检测到骨髓造血环境的异常，其造血环境中的骨髓基质细胞分离并体外培养后，与正常对照相比，在转录水平、分化特征和支持造血干/祖细胞的能力表现出显著差异，表现了其在MDS骨髓衰竭过程中的潜在作用[23]。在研究MDS的造血微环境对造血干细胞影响时，以Roecklein[24]等人构建的人源骨髓基质细胞HS5和HS27a应用最为广泛。这两个基质细胞与髓系恶性克隆细胞的共培养体系，常被用于研究造血微环境对造血干细胞增殖、分化及凋亡的影响[25-27]。HS5细胞呈纤维状，能分泌多种细胞因子如CSF（Colonystimulatingfactor）、白细胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、白细胞介素-8（Interleukin-8，IL-8）和白细胞介素-11（Interleukin-11，IL-11）等；而HS27a呈现出表皮细胞状，分泌较低水平的生长因子，表达高丰度的糖蛋白MCAM（Melanomacelladhesionmolecule），支持早期造血祖细胞形成鹅卵石区域[28]。HS5、HS27a与人源髓系恶性克隆细胞的异源移植模型表明，不同性质的基质细胞对髓系恶性克隆细胞增殖的影响存在差异，与HS5细胞相比，HS27a细胞在支持MDS短期（5~13周）增殖方面表现出更强的能力[29]。Raaijmakers[30]等人首次利用小鼠体内模型为骨髓微环境对MDS发病机制的潜在关键作用提供了实验支持，该研究通过敲除表达转录因子Osterix的成骨细胞亚群中的DICER1基因，造成其Sbds蛋白表达水平降低，引
江南大学博士学位论文6图1-3造血微环境介导的恶性克隆细胞的耐药[37]Figure1-3Hematopoieticmicroenvironmentmediateddrugresistance在恶性造血过程中，基质细胞能通过分泌一些细胞因子，刺激恶性克隆细胞的存活和生长，从而产生耐药，比如CXC型趋化因子就是其中研究较多的一类细胞因子。与细胞因子介导的耐药相比，细胞直接接触介导的耐药可能在耐药方面更为重要。细胞粘附能激活某些信号通路，从而诱导细胞因子及其受体的表达。细胞间黏附由Notch家族膜蛋白和整合素家族等黏附分子介导，其中Notch的异常激活在髓系[38]和淋巴系[39]恶性造血中均有发生。外泌体介导的耐药近年来引发越来越多的关注。下文对这些耐药相关的蛋白和信号通路作简要介绍。1.3.2Notch信号通路Notch信号通路进化保守，在正常发育过程中负责调控决定细胞命运，维持成体组织稳态。Notch通路介导临近细胞信号传递，信号接收细胞通过受体配体的相互作用与信号发送细胞结合，受其调控。Notch受体是由胞外结构域（Notchextracellulardomain，NECD）、跨膜结构域（Transmembranedomain，TM）和胞内结构域（Notchintracellulardomain，NICD）组成的单次跨膜蛋白，其中胞外结构域上有36个表皮生长因子（Epidermalgrowthfactor，EGF）样重复序列，其第11和12个EGF样重复序列介导与配体的相互作用。Notch受体在内质网和高尔基体中被酶切和糖基化，形成依赖于Ca2+的异二聚体，该异二聚体由NECD和细胞膜上的TM-NICD以非共价连接而成，随后被运输到质膜。当Notch受体与配体结合后，经过肿瘤坏死因子α转化酶（Tumornecrosisfactor-α–convertingenzyme，TACE）和γ分泌酶（γ-secretase）两种蛋白酶水解，释放其胞内结构域。酶切后的NICD转位至细胞核，与CSL（CBF1/Su（H
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