B 细胞前体急性淋巴细胞白血病（BCP-ALL）是最常见的儿童恶性肿瘤，其特征是骨髓中 B 前体细胞的恶性转化和克隆扩增。研究表明，骨髓微环境促进白血病生成并导致细胞耐药性。骨髓来源的间充质基质细胞（MSC）是骨髓微环境的主要组成部分。以往研究报道，当与 MSC 的相互作用被破坏时，白血病细胞在体外对化疗药物重新敏感，例如，通过干扰隧道纳米管（TNTs）的形成。白血病细胞使用隧道纳米管作为与 MSC 通讯的有效机制。隧道纳米管的破坏导致 MSC 分泌的细胞因子谱发生变化，并降低白血病细胞的生存优势。这些发现表明，MSC 在 BCP-ALL 的维持中起重要作用，尽管机制尚不清楚。
最近，为了阐明潜在的机制，荷兰乌得勒支 Princess Máxima 儿科肿瘤学中心课题组研究了白血病细胞对 MSC 基因表达谱的影响，并探讨了差异表达基因是否影响 BCP-ALL 的存活和药物反应性。研究表明，干扰素（IFN）α/β 通路在 BCP-ALL 细胞与 MSC 细胞相互作用时被选择性激活；然而对该通路的干扰不会影响其活性和耐药性。这表明 IFNα/β 反应可能在 BCP-ALL 的病理生物学中发挥不同的作用。研究成果发表在 Haematologica 杂志题为“B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia elicits an interferon-α/β response in bone marrow-derived mesenchymal stroma”。
首先，将暴露于原发性 BCP-ALL 患者样本细胞与 MSC 建立共培养（图1 A）。RNA 测序数据显示，与 BCP-ALL 细胞共培养后，MSC 中 IFN 通路激活的基因富集。所有三种被测试的骨髓来源 MSC（MSC#1-3）在与 BCP-ALL 细胞共培养中具有相似水平的 IFN 相关基因表达增加，表明白血病诱导的表达变化与 MSC 的来源无关（图1 B）。
与单独培养的 MSC 相比，与 BCP-ALL 共培养时，包括 IFI6、MX1、IFI27 和 OAS3 在内的 IFN 相关基因在 MSC 中上调 4.3 至 7.7 倍（图1 B），其他 IFN 相关基因如 IFITM1、IFI44L、IFIT1 和 ISG15 也显著上调。反之，BCP-ALL 细胞中未发现 MSC 诱导的 IFN 特征基因表达的变化。
在与最常见的融合基因 ETV6-RUNX1 阳性 BCP-ALL 细胞共培养后 MSC 中 IFN 相关基因的表达显著高于与 B-other BCP-ALL 细胞共培养的 MSC 中的表达，如 IFI6、MX1 和 OAS3。根据对患者 ALL 细胞的观察，注意到暴露于 ETV6-RUNX1 阳性细胞系 REH 细胞（人急性非B非T淋巴细胞白血病细胞）的 MSC 持续上调 IFNα/β 基因。MSC 暴露于健康免疫细胞不会诱导典型的 IFN 特征，然而，却观察到 CXCL10 表达的诱导，这很可能是由于与单核细胞的相互作用。这些数据表明，IFN 特征是由 BCP-ALL 细胞选择性诱导的，最深的是 ETV6-RUNX1 阳性 ALL 细胞，因为 MSC 与健康免疫细胞的共培养不会引起类似的 IFN 特征。
之前的研究表明，白血病细胞的活力取决于通过隧道纳米管介导的与 MSC 的密切直接接触，这可以从共培养上室中预先标记的 ALL 细胞转移到下室中的 MSC 看出（图2 A、B）。尽管阻止隧道纳米管的形成显著降低了 CXCL10、IFI44L 和 IFITM1的表达水平，但并非所有测试基因都受到影响（如IFI6、IFITM1、MX1、IFI27）（图2 C）。这表明隧道纳米管-依赖性信号仅部分导致 MSC 中 BCP-ALL 诱导的基因表达变化。
进一步地，为了检测 MSC 中 IFN 相关基因的上调是否对原代 BCP-ALL 细胞的活力有因果影响，敲低了 IFI6、MX1、IFI27、IFI44L 和 ISG15 基因。与对照相比，敲低几个 IFN 相关基因后 MSC 的活力基本不受影响，但 shIFI27 处理的 MSC 除外。在3天的培养实验中，暴露于 ETV6-RUNX1 阳性细胞后，MSC 中观察到的强 IFN 基因特征的沉默并未显著降低原代 ETV6-RUNX1 BCP-ALL 细胞的活力。此外，在共培养40或120小时后，在 MSC 中沉默 IFN 信号通路的关键调节因子STAT 1 也不会导致 ALL 活力改变。因此，通过沉默单个 IFN 相关基因干扰 IFN 信号不会影响白血病细胞的生存活性。
值得注意的是，与 BCP-ALL 细胞和 MSC 的单培养中检测到的水平相比，共培养环境中分泌的 IFNα（和 IFNb）水平减少，这种影响与 ETV6-RUNX1 状态无关。这是值得探讨的，因为 ETV6-RUNX1 阳性细胞明显诱导了 MSC 中 IFN 相关基因的表达。与 BCP-ALL 共培养后，MSC 中 IFNα/β 结合 IFNAR1 而非 IFNGR2 的表达水平降低，这与 ETV6-RUNX1 状态也无关。IFNy 受体基因 IFNGR1 和 IFNGR2 的表达水平是可变的，与 ETV6-RUNX1 状态无关。
MSC 中的基因调控对 IFNα/β 敏感，因为将重组 IFNa 和 IFNb 添加到 MSC 的单培养中明显诱导了 MSC 中 IFN 指数基因 IFI6 的表达。相应地，通过同时添加 IFNα/β 信号抑制剂来阻止 ETV6-RUNX1 介导的 IFI6 表达诱导，在孵育40小时后分别导致56倍和27倍的减少，在孵育120小时后分别导致35倍和12倍的减少（图3 A）。ETV6-RUNX1 BCP-ALL 诱导的 MSC 中 IFN 相关基因的表达在暴露于 IFNa/b 抑制剂而非 IFNy 抑制剂时也降低（图3 B）。然而，在孵育 40 小时或 120 小时后，添加这些抑制剂并不影响 BCP-ALL 细胞与 MSC 共培养的活力，而 MSC 在延长孵育 120 小时时显然为 ETV6-RUNX1 BCP-ALL 细胞提供了生存优势（图3 C），而这种优势对 IFNa/b 抑制不敏感（图3 C）。这说明，BCP-ALL 细胞在 MSC 中触发 IFNα/β 但不触发 IFNy 反应。
此外，IFNa/b 抑制剂不调节 MSC 诱导的 ETV6-RUNX1 BCP-ALL 细胞对常用药物 L-门冬酰胺酶、柔红霉素和泼尼松龙的耐药性。这表明，BCP-ALL 细胞对三种化疗药物的耐药水平不受 MSC 中 IFN 信号阻断的影响。
总之，该研究表明，IFNα/β 而不是 IFNy 有助于 MSC 中 BCP-ALL 触发的 IFN 特征。MSC 中 IFN 相关基因的诱导不会影响暴露于 MSC 时观察到的 BCP-ALL 细胞的活力和耐药水平。研究数据支持进一步研究 BCP-ALL 诱导的 IFNα/β 反应的作用，尤其是在 ETV6-RUNX1 阳性 ALL 的情况下。这可能会增加我们对白血病细胞如何操纵免疫微环境的理解，这些知识在基于细胞的免疫疗法的新兴领域非常重要。
参考文献：Smeets MWE, Steeghs EMP, Orsel J, Stalpers F, Vermeeren MMP, Veltman CHJ, Slenders L, Nierkens S, Van de Ven C, Den Boer ML. B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia elicits an interferon-α/β response in bone marrow-derived mesenchymal stroma. Haematologica. 2024 Jul 1;109(7):2073-2084. doi: 10.3324/haematol.2023.283494. PMID: 38426282; PMCID: PMC11215384.原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38426282/或点击阅读原文图片来源：所有图片均来源于参考文献
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