这项研究来自于临床观察:尽管TPO水平已经升高,但艾曲波帕可以改善重度AA患者在慢性炎症背景下的三族造血功能。通过直接比较TPO和艾曲波帕对体外培养人热休克蛋白(hspac)的影响,我们有2个观察结果。首先,我们发现IFN-γ干扰tpo诱导的人HSPC信号通路,而艾曲波帕可以绕过这种抑制,从而增强IFN-γ存在下的祖细胞活性和HSPC的长期再生潜能。其次,我们发现IFN-γ干扰了TPO和c-MPL胞外结构域之间的低亲和力相互作用,揭示了IFN-γ抑制HSPCs中TPO信号的分子机制。艾曲波帕与c-MPL上的TM区域内的另一个位点结合,这一事实可以解释它绕过这种抑制的能力,尽管TPO和艾曲波帕刺激的hpcs中有相同的SOCS上调。
在本研究中,IFN-γ干扰TPO与c-MPL低亲和力结合作用的机制有待进一步研究。TPO和IFN-γ之间异聚络合的有趣可能性将需要直接的生化证据,以晶体结构的形式,最终在体外验证。然而,本研究提供的生物物理数据和其他确证证据强烈表明,TPO和IFN-γ之间存在一种独特的、特异性的相互作用。这是不可能的,TPO:IFN-γ复合物形成的结果,细胞因子各自的净电荷有利于非特异性吸引相互作用的这些蛋白质。
事实上,我们研究中使用的重组TPO,尽管其脂肪指数很高,并且根据其升高的等电点理论具有净正电荷,但仅与IFN-γ表现出特定的相互作用,而IFN-γ在我们的分析中也在pH值下带正电荷;没有观察到与SCF或Flt3L的相互作用,尽管它们具有预期的净负电荷。此外,由于我们研究中使用的TPO和IFN-γ在大肠杆菌中是重组表达的,一般在真核表达系统中观察到的翻译后修饰不太可能促进蛋白质结合。因此,这些观察结果表明,TPO:IFN-γ相互作用最有可能是由尚未识别的特定氨基酸残基之间的脂肪族和静电相互作用组合介导的。
本研究中MST检测观察到的TPO:IFN-γ异聚络合也需要临床验证。基于所测定的复合物KD,不太可能在AA患者的循环中检测到TPO:IFN-γ异质体,因为血浆中IFN-γ水平一般不会升高。相反,在骨髓微环境中升高IFN-γ的局部浓度,这是大多数hpc所居住的地方,似乎需要介导强效的造血抑制;因此,炎症性BM生态位可以为这种异构体的形成和TPO:c-MPL相互作用的破坏提供一个理想的环境。相反,艾曲波帕可能通过避免在BM中被IFN-γ捕获而绕过信号转导的炎症抑制,从而为其在严重AA患者中的临床疗效提供了额外的解释,尽管这些患者的TPO水平已经升高。
其他分子机制可能也有助于艾曲波帕对AA患者HSPCs的积极影响。艾曲波帕最近被描述为一种强大的铁螯合剂,具有细胞内铁动员特性,导致细胞培养模型中铁诱导的活性氧减少。在接受艾曲波帕治疗的AA患者体内也观察到螯合作用。这种作用被认为部分地解释了用艾曲波帕培养的细胞功能的改善,它在急性髓细胞白血病和肝细胞癌中的抗增殖特性,以及AA38-40和骨髓增生异常综合征患者的临床造血益处。
在人和啮齿动物细胞中观察到铁的动员作用。因为艾曲波帕通过与一种特定的氨基酸结合而激活c-MPL,这种氨基酸只在人类和黑猩猩中发现,而在啮齿类动物中却没有发现,已经推测艾曲波帕的铁结合特性独立于c-MPL,可能是通过直接扩散到细胞中。
尽管数据从我们的研究证实的建立依赖艾曲波帕c-MPL表达式在公司和激活下游信号在靶细胞的活动,他们不排除的一些有利影响艾曲波帕可能独立c-MPL刺激和恢复信号转导级联公司。因此,这两种机械模型可能是互补的,而不是排斥的。
除了本研究揭示的AA发病机制的分子机制外,我们的数据还为hspc中的细胞信号通路提供了新的见解。我们观察到TPO和艾曲波帕之间CD34+细胞信号激活的根本不同的模式。随着TPO的增加,STAT5磷酸化迅速、稳定、迅速下降,而艾曲波帕产生的信号更慢、更弱,且持续时间更长。艾曲波帕对STAT5的长时间激活与观察到的c-MPL内化减慢一致,这被认为是停止信号转导。
在艾曲波帕存在的情况下,STAT5信号在HSPCs中传递的时长如何最终影响细胞命运还需要进一步的研究,但一些证据表明,细胞因子信号的大小和持续时间在调控中是重要的。在我们的研究中,艾曲波帕明显倾向于激活JAK-STAT3通路也很重要。
在IFN-γ存在的情况下,艾曲波帕观察到的相对于TPO的细胞死亡减少,与此一致的是,一些抗凋亡基因包含stat3反应元件。此外,STAT3被证明是受刺激而非稳态条件下造血再生的重要调节因子。的确,在小鼠移植模型中,hspc中STAT3的下调降低了其竞争性重组能力。相反,STAT3活性的上调显著增加了受致命辐射的人的造血功能失调的长期证据的HSPC再生活性。因此,可以想象,在炎症刺激下,艾曲波帕恢复hpcs中的STAT3信号通路同样可以促进hpcs的生存和再生活性。
我们的结果对于免疫介导的BM失败以及一般的慢性炎症疾病有相当大的意义。艾曲波帕可能改善伴随炎症和骨髓衰竭的其他疾病的全血细胞减少,如慢性感染、移植后移植物抗宿主病或三系移植物衰竭。已发表的病例报告支持异体造血干细胞移植后使用艾曲波帕(艾曲博帕);前瞻性临床试验将进一步说明这种可能的治疗应用。
此外,在免疫介导的BM失败中,IFN-γ对热休克蛋白TPO调节的负面影响类似,通过炎症抑制红细胞生成在临床上是众所周知的。在慢性炎症性贫血患者中,IFN-γ降低了红系祖细胞对EPO的反应性,EPO是红细胞生成的主要调节因子。符合重要的传真照片之间的序列和结构同源性和促红细胞生成素在或接近受体结合位点,以及各自的同源受体之间,64-70年我们也观察到绑定的EPO促红细胞生成素受体受损的干扰素-γ,在红色的祖细胞随后的干扰信号级联。未来的研究将提供机会来调查这些概念对其他病理条件的贡献,并测试新的治疗策略,这些策略可能来源于新的理解。详情请扫码咨询:
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