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目的：美国最新癌症统计数据表明,白血病尤其是急性髓系白血病(AML)每年的发病率和死亡率依然很高,患者很难达到完全缓解和长期无病生存,其主要原因是白血病细胞在体内的浸润、耐药、微量残留和复发。大量研究显示,骨髓内的基质细胞通过大量分泌基质细胞衍生因子1(CXCL12,亦称为SDF-1)激活白血病细胞表面高表达的特异性受体CXCR4,介导白血病细胞向其迁移、粘附并获取促增殖、抗凋亡、耐药信号,从而形成保护微环境,导致患者化疗后的白血病细胞微量残留,为其之后的复发埋下隐患。因此,拮抗CXCR4/CXCL12生物轴对于白血病治愈具有重要意义。考虑到人工设计的小分子多肽具有免疫原性低、成本低廉、设计灵活性高等优越性,本研究根据CXCR4受体序列特征设计多肽,筛选出能有效抑制CXCR4/CXCL12生物轴介导的AML细胞迁移、粘附的拮抗多肽,并将其与多种化疗药物联合使用,在体外(细胞水平)、体内(AML小鼠异种移植模型水平)评价其治疗效果和研究其作用机理。利用健康小鼠评价多肽的体内安全性。方法：以人AML细胞系HL-60、NB4、THP-1、U937及小鼠骨髓基质细胞MS-5、人脐静脉内皮细胞ea.hy926为模型,通过流式细胞术分析多肽与白血病细胞的结合力；利用流式细胞术和western blot检测Annexin V-PI的结合和caspase-3的激活,评价多肽对AML细胞和非恶性细胞MS-5、ea.hy926凋亡的影响；利用transwell细胞迁移小室以及细胞共培养方法研究该多肽对CXCR4/CXCL12轴介导的AML细胞迁移、粘附的作用；并利用激光共聚焦显微镜观察细胞骨架微丝蛋白重排,western blot检钡CXCR4下游Akt、Erk、p38信号通路的变化,探讨多肽可能的分子作用机制。利用Annexin V-PI双染法和台盼蓝染色法检测多肽联合化疗药(长春新碱、顺铂、十羟基喜树碱)对与骨髓基质细胞MS-5共培养的AML细胞凋亡和活力的影响。建立AML小鼠异种移植模型,分别于皮下注射多肽前后通过尾静脉采集外周血,利用CD33标记和流式细胞术研究多肽对AML细胞的动员效果。将多肽与化疗药(长春新碱和环磷酰胺)联用对AML小鼠进行治疗,统计小鼠生存期,并利用流式细胞术和组织切片观察评价小鼠骨髓、脾脏、外周血中的AML细胞负荷以及脾脏、肝脏内AML细胞的浸润情况。对健康BALB/c小鼠皮下注射多肽,通过观察组织切片和检测肝、肾功主要血生化指标评价多肽的体内安全性。结果：(1)筛选出的多肽(命名为E5)与四株AML细胞均有较迅速而稳定的结合;(2)E5有效抑制CXCL12及分泌CXCL12的骨髓基质细胞MS-5诱导的AML细胞定向迁移,并显著减少AML细胞与MS-5之间的粘附,随着E5浓度在O.1～10μM范围内逐渐提高抑制效果增强,E5对AML细胞迁移、粘附的抑制具有浓度依赖性；(3)浓度高于20 μM时,E5直接诱导AML细胞凋亡,但对非恶性细胞(MS-5和ea.hy926)的活力没有显著影响；(4)E5干扰了CXCL12诱导的AML细胞微丝骨架定向聚集,使微丝分布弥散,并抑制了CXCL12诱导的CXCR4下游Akt、Erk、p38三种蛋白的磷酸化,拮抗了CXCR4/CXCL12轴介导的信号通路；(5)E5与化疗药长春新碱、顺铂、十羟基喜树碱联合使用,48 h后显著提高了化疗药诱导的AML细胞凋亡率,10天内基质细胞共培养体系中的AML细胞活力持续地降低,E5显著逆转了MS-5介导的AML细胞耐药性；(6)皮下注射E54h后,AML小鼠外周血中AML细胞比例提升约1.84倍,E5动员了滞留在骨髓微环境中的AML细胞进入外周血；(7)将E5与环磷酰胺、长春新碱联合治疗AML小鼠,与单用化疗药组相比,联合用药组小鼠骨髓、脾脏、外周血中AML细胞比例显著降低,脾肿大现象得到缓解,AML细胞对脾脏、肝脏的侵袭、浸润显著减少,小鼠的生存期也得到延长,E5显著提高了两种常规化疗药的药效；(8)对健康BALB/c小鼠隔天皮下注射高剂量E5多肽,30天后E5没有引起小鼠各器官坏死、炎症等异常病理性改变,组织形态完整,各器官重量没有显著变化,并且肝功、肾功主要血生化指标均正常。结论：多肽E5通过拮抗CXCR4/CXCL12生物轴的作用,抑制了骨髓基质细胞诱导的AML细胞迁移、粘附效应,减少AML细胞向体内脏器的浸润,并动员AML细胞脱离受保护的骨髓基质微环境进入外周血,从而提高了多种化疗药的治疗效果。同时E5多肽具有良好的体内外安全性。因此,多肽E5在调节肿瘤微环境和治疗白血病中具有潜在的应用前景。