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慢性髓性白血病（CML）中 BCR/ABL-T315I 突变导致对酪氨酸激酶抑制剂（TKI）耐药，治疗面临挑战。研究人员开展 GPX1 在 T315I 突变 CML 细胞中作用的研究，发现 GPX1 高表达可抵抗代谢应激，其抑制剂 MSA 能抑制细胞增殖、诱导凋亡，为治疗提供新靶点。
在白血病的治疗领域，慢性髓性白血病（Chronic myeloid leukemia，CML）是一种源于造血干细胞的血液系统恶性肿瘤，其标志性特征是存在融合致癌基因 BCR/ABL。酪氨酸激酶抑制剂（Tyrosine kinase inhibitors，TKIs）如伊马替尼、尼罗替尼和达沙替尼的出现，让 CML 的治疗取得了不错的效果。然而，BCR/ABL 基因突变的存在却像一颗 “定时炸弹”，常常引发耐药和疾病复发。其中，T315I 突变最为常见，它使得白血病细胞对第一代和第二代 TKIs 产生耐药性。虽然第三代 TKI 普纳替尼能克服这种耐药性，但其严重的心血管毒性却限制了在临床上的广泛应用 。这一系列问题使得提高 T315I - CML 患者的治疗效果和生活质量变得困难重重，开发更有效的治疗方法迫在眉睫。
在这样的背景下，中山大学等研究机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Cell Death Discovery》上。该研究聚焦于寻找克服 T315I 突变导致耐药的有效治疗靶点，为 T315I - CML 患者带来新的希望。研究发现，GPX1 在 T315I 突变的 CML 细胞中发挥着关键作用，其有望成为攻克耐药难题的新靶点，这一发现为 T315I - CML 的治疗开辟了新途径。
研究人员在开展此项研究时，用到了多个关键技术方法。他们收集了 CML 患者的骨髓样本，获取骨髓单核细胞（Bone marrow mononuclear cells，BMMCs）进行 RNA 测序（RNA - Seq），分析基因表达差异和富集通路。构建了 GPX1 基因敲除细胞，运用基因编辑技术改变细胞基因组成。还通过细胞增殖、凋亡、ATP 水平、线粒体膜电位等多种检测实验，从不同角度探究细胞的生理变化。
研究结果如下：
- BCR/ABL-T315I CML 细胞对代谢应激具有耐受性：研究人员收集 T315I CML 患者和非 T315I 患者的骨髓进行 RNA - Seq 分析，发现 T315I CML 患者的基因特征中，IL2 STAT5、IL6 JAK STAT3 信号通路、P53 通路、KRAS 信号通路以及氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation，OXPHOS）等显著富集，这表明 T315I 突变改变了 CML 细胞的代谢方式，使其更倾向于线粒体代谢。进一步实验发现，虽然 T315I 突变在短期内没有显示出增殖优势，但在营养应激（如葡萄糖或谷氨酰胺饥饿）条件下，T315I 突变细胞比野生型细胞更能抵抗代谢变化，长期培养后，T315I 细胞形成的集落单位（CFUs）直径更大。这一系列结果说明 BCR/ABL - T315I 突变赋予了白血病细胞适应代谢应激的能力。
- BCR/ABL-T315I 细胞更依赖线粒体代谢：研究人员使用糖酵解抑制剂 2 - 脱氧葡萄糖（2 - DG）处理细胞，发现 T315I 细胞和野生型细胞对其敏感性不同，T315I 突变细胞能通过其他代谢途径维持生存，这表明 T315I 突变细胞可通过抑制糖酵解获得显著耐受性。基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis，GSEA）显示，T315I 患者的线粒体基因表达和对活性氧（Reactive oxygen species，ROS）信号的反应显著富集。在模拟糖酵解限制的实验中，用半乳糖替代葡萄糖培养细胞，发现 T315I 细胞在添加半乳糖后，ATP 水平和线粒体膜电位恢复得更好，且其氧消耗率（Oxygen consumption rate，OCR）更高，相关线粒体基因和蛋白的表达也发生了变化。这些实验表明 T315I 细胞更依赖线粒体代谢，这可能是其代谢耐受性增加的原因。
- GPX1 在 BCR/ABL-T315I 细胞中高表达：通过 GSEA 分析，研究人员发现 T315I 患者的硒代氨基酸代谢增加，而 GPX1 属于 GPXs 家族，是含硒代半胱氨酸（Sec）的蛋白质之一。在 T315I 患者以及 KBM5 - T315I 和 32D - T315I 细胞中，GPX1 均呈现高表达。GPX1 定位于细胞质和线粒体，且在 T315I 细胞中的表达更高。当 T315I 细胞受到葡萄糖或谷氨酰胺剥夺、H2O2刺激等应激时，GPX1 的表达会显著诱导增加，这表明 GPX1 可作为代谢应激的传感器。
- GPX1 调控 BCR/ABL-T315I 细胞的线粒体代谢：研究人员利用 Crispr cas9 技术敲除 GPX1 后发现，GPX1 缺失抑制了 KBM5 - T315I 和 32D - T315I 细胞的活力。RNA - Seq 分析显示，敲除 GPX1 后，MYC 和 E2F 信号通路以及包括 OXPHOS 在内的代谢信号通路均下调，线粒体基因表达也减少，这表明 GPX1 在维持线粒体 OXPHOS 中至关重要。敲除 GPX1 后，细胞的线粒体活性降低，在葡萄糖剥夺条件下，细胞凋亡明显增加。由此可见，GPX1 可通过调节线粒体代谢来控制细胞凋亡。
- 巯基琥珀酸（MSA）克服 BCR/ABL-T315I 诱导的耐药性：研究人员使用 GPX 抑制剂 MSA 处理细胞，发现 MSA 能剂量依赖性地抑制 KBM5 - T315I 和 32D - T315I 细胞的增殖，减少 CFU 数量和直径，在葡萄糖剥夺条件下诱导细胞凋亡，尤其是在突变细胞中效果更明显。MSA 还能显著抑制 GPXs 的活性，降低细胞的 OCR、ATP 水平以及相关线粒体蛋白的表达。此外，研究还发现二甲双胍可增强 T315I 突变细胞对伊马替尼的敏感性。这表明干扰线粒体代谢平衡可克服 T315I 突变导致的伊马替尼耐药性。
研究结论和讨论部分指出，激酶结构域突变尤其是 T315I 突变是 CML 治疗的瓶颈，寻找新的治疗靶点和药物至关重要。本研究表明，GPX1 在 T315I CML 细胞中高表达，介导细胞代谢和生长，其抑制剂 MSA 可靶向 GPXs，消除 T315I 突变细胞。能量代谢改变在白血病发生和耐药中起重要作用，T315I 突变使 CML 细胞代谢向 OXPHOS 转变，增强细胞对代谢应激的耐受性。GPX1 作为关键抗氧化酶，在多种癌症中发挥重要作用，在 T315I 突变细胞中，它对维持细胞对营养应激的耐受性至关重要。以 OXPHOS 为靶点开发抑制剂是癌症治疗的重要方向，本研究为 CML 治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路，特别是对于 T315I 突变的患者，具有重要的临床意义和应用前景，有望推动 CML 治疗领域的进一步发展。
