徐兵教授：PPARα-HIF1α-PGK1 信号通路有望成为治疗AML干祖细胞的新靶点

急性髓系白血病(AML)来源于遗传和/或表观遗传异常的AML干祖细胞。尽管近些年出现了新的靶向治疗(如BCL2抑制剂、FLT3抑制剂、IDH抑制剂等)，但AML患者长期存活率仍然很低，即使对诱导治疗有反应的患者，5年总生存率(OS)也只有40%~50%，而在60岁以上的患者，预后更差。

AML复发通常是由于白血病干细胞耐药（AML-LSC），而骨髓微环境中的糖酵解能够协助维持LSC的存在，这也是导致AML复发的原因之一。依赖PPAR的代谢途径是细胞内能量代谢的主要调节者，并参与肿瘤细胞糖酵解的解除调节；此外，PPARα下游转录因子HIFα在AML中过表达，并在化疗耐药中发挥重要作用。因此，靶向PPARα通路可能会根除LSCs，从而有望治疗AML。

在大量临床使用的PPAR激动剂中，Chiglitazar（西格列他钠）是一种非TZD结构的PPAR全激动剂，目前SFDA批准用于治疗2型糖尿病。在AML中，PPARα的作用和Chiglitazar的抗白血病活性尚未得到充分的评价。

1. Chiglitazar增强PPARα的表达及对白血病干祖细胞的体外杀伤作用

体外实验证实，Chiglitazar以剂量和时间依赖的方式显著抑制CD34⁺和CD38^–的KG-1α和KASUMI-1细胞增殖和降低细胞活力，诱导CD34⁺和CD38^–的KG-1α和KASUMI-1细胞发生凋亡，并导致CD34⁺和CD38^–的KG-1α和KASUMI-1细胞周期停滞于G2期；Co-IP以及分子对接分析显示，Chiglitazar显著抑制PPARα在CD34⁺和CD38^–的KG-1α和KASUMI-1细胞中的泛素化，在蛋白水平激活了白血病干细胞中的PPARα。

2. Chiglitazar抑制CDX小鼠模型中AML的成瘤进展

活体成像分析显示Chiglitazar显著抑制CD34⁺和CD38^–的KG-1α和KASUMI-1细胞在NSG小鼠体内的成瘤进展；小鼠存活率分析显示Chiglitazar改善了CDX小鼠的存活率；细胞流式结果显示Chiglitazar显著抑制了AML细胞在CDX小鼠外周血，脾脏以及骨髓中的浸润。

3. Chiglitazar阻断HIF1α信号从而降低人白血病干细胞的糖代谢

代谢实验显示，在常氧和低氧条件下，Chiglitazar抑制CD34⁺和CD38^–的KG-1α和KASUMI-1细胞中的糖酵解水平；Western blotting和RT-qPCR法显示，在常氧和低氧条件下，Chiglitazar在CD34⁺和CD38^–的KG-1α和KASUMI-1细胞中抑制HIF1α mRNA及其靶基因如PGK1、LDHA、Glt1、HK2和Bcl2的表达；启动子报告实验显示Chiglitazar以及PPARα显著抑制HIF1α的启动子活性；证实Chiglitazar抑制AML干祖细胞的葡萄糖代谢，可能与抑制HIF1α信号通路有关。

4. PPARα直接与HIF1α结合，并抑制其向PGK1基因启动子的募集

细胞实验发现，HIF1α的过表达显著增强了PGK1基因启动子的转录活性，但这一活性被PPARα的过表达所削弱；同时还观察到PGK1基因启动子的转录活性在Kasumi-1细胞中被PPARα过表达或Chiglitazar处理抑制；Co-IP和His-Pull down实验表明，PPARα与HIF1α在CD34⁺和CD38^–的KG-1α和KASUMI-1细胞中直接相互作用。ChIP检测进一步发现，Chiglitazar处理能显著抑制缺氧条件下HIF1α在CD34⁺和CD38^–的KG-1α和kasumi-1细胞中对PGK1基因启动子的募集。流式细胞分析以及CCK-8实验分析发现，HIF1α的表达能够挽救Chiglitazar诱导的细胞凋亡以及细胞活力抑制，且能够恢复下游目标基因的表达。

5. Chiglitazar选择性靶向原代CD34+AML细胞

Western blotting发现，PPARα在几乎所有AML患者的原代CD34⁺细胞中低表达，而HIF1α及其靶基因(如PGK1、GLUT1)的表达相对较高，表明两者之间存在负相关。细胞培养试验发现，Chiglitazar以剂量依赖的方式诱导原代CD34+AML细胞凋亡、抑制其增殖，但对正常外周血单个核细胞（PBMC）和造血干细胞（HBSC）并没有细胞毒性；Western blotting发现，在低氧条件下，Chiglitazar可抑制CD34⁺AML细胞HIF1α及其靶基因PGK1和Glut1的蛋白表达。这或许与原代CD34⁺AML细胞和正常HPSC之间PPARa的差异表达有关。

6.Chiglitazar抑制人源化AML小鼠模型的疾病进展

Chiglitazar治疗后的AML PDX模型小鼠，其骨髓、脾脏中的hCD45+细胞显著减少；免疫组化显示，Chiglitazar处理后增加了小鼠脾脏中PPARα的蛋白水平，但降低了HIF1α的水平。这些结果显示出Chiglitazar潜在的抗白血病活性。

该项研究揭示了PPAR信号，特别是其下游转录因子HIF1α，是有前景的AML治疗靶点。同时，Chiglitazar能够特异性激活PPARα，通过阻断HIF1α信号，有效地靶向AML干祖细胞，因此可能是一种很有前途的抗白血病药物。鉴于AML干祖细胞与AML的疾病复发和进展有关，Chiglitazar与当前的一线治疗相结合，值得在AML的治疗中进行进一步的转化医学研究。