急性髓系白血病(Acute myeloid leukemia,AML)是一种血液系统恶性肿瘤,其发病机制主要是由于异常增殖和分化障碍而引起的,为成人中最常见的急性白血病。对于身体状况较好的患者,常规治疗手段为“7+3”方案化疗配合造血干细胞移植;对于无法耐受常规化疗的患者,最近美国食品和药品管理局(the US Food and Drug Administration,FDA)批准的Venetoclax联合去甲基化药物或低剂量阿糖胞苷的低强度治疗正逐渐成为该患者的常规疗法。虽然上述疗法能使大多数患者达到完全缓解,但复发、耐药导致AML患者的寻找更多5年总生存率只有30%左右。因此,迫切需要新型治疗方案以高效低毒的方式来改善当前AML的治疗现状。大约30%的AML患者携带FMS样酪氨酸激酶3(Fms-like tyrosine kinase 3,FLT3)基因突变,其中FLT3近膜结构域中的内部串联重复突变(FLT3-internal tandem duplications,FLT3-ITD)约占25%,而FLT3酪氨酸激酶结构域中的点突变或缺失(FLT3-tyrosine kinase domain,FLT3-TKD)突变约占7-10%。上述突变导致FLT3激酶及其下游PI3K/AKT/m TOR、RAS/RAF/MEK/ERK和JAK2/STAT5等信号通路组成型激活,促进细胞增殖和存活,加速AML的进展,因此,FLT3突变往往预示极差的预后。2018年11月28日,美国食品和药品管理局批准Gilteritinib用于治疗复发或难治性具有FLT3突变的AML成年患者,但是治疗效果有限且容易产生耐药性。因此,急需其他抗白血病药物以增强Gilteritinib的疗效,从而突破治疗瓶颈。CUDC-907是一种PI3K和HDAC的双靶点抑制剂,具有强大的抗肿瘤活性,已在多种肿瘤中开展临床前研究并已进入临床实验。实验室之前研究表明,CUDC-907可以下调FLT3蛋白,这促使我们假设CUDC-907通过下调FLT3增强Gilteritinib的抗AML活性。此外,之前的研究发现ERK的活化与Gilteritinib的耐药性息息相关,而CUDC-907作为HDAC抑制剂恰恰可以使ERK失活,进而可能会克服Gilteritinib的耐药性。由此我们推测,CUDC-907可以通过抑制FLT3及其下游的信号通路,与Gilteritinib协同诱导FLT3突变阳性AML细胞的凋亡,同时减弱AML细胞对Gilteritinib的耐药性。针对以上假说,我们首先验证了CUDC-907对FLT3的下调作用,同时还进一步确认了这种下调作用依赖蛋白酶体途径所介导的蛋白质降解。接下来我们探究了CUDC-907和Gilteritinib联合抗FLT3-ITD AML的活性。研究结果表明,CUDC-907和Gilteritinib联合协同诱导FLT3-ITD AML细胞系和原发性患者样本的细胞凋亡,而在健康人外周血单个核细胞中,CUDC-907和Gilteritinib联合引起的细胞凋亡比例非常低,预示该组合具有良好的安全性。同时我们还发现该组合可以显著性杀伤AML祖细胞,但对正常造血祖细胞影响不明显,进一步证明了该组合出色的肿瘤选择性。最后,在MV4-11构建的异种移植瘤小鼠模型中,该组合Genetic bases耐受性良好,显示出了强大的体内抗AML活性。接下来,我们深入地探究了CUDC-907和Gilteritinib协同抗FLT3-ITD AML的分子机制。研究发现,CUDC-907和Gilteritinib联合可以下调和抑制FLT3激酶,从而抑制其下游的selleckPI3K/AKT/m TOR、RAS/RAF/MEK/ERK和JAK2/STAT5信号通路的活化,同时还可以下调抗凋亡蛋白Mcl-1和癌蛋白c-Myc,上调促凋亡蛋白Bim。Bax和Bak双沉默部分削弱了CUDC-907和gilteritinib诱导的细胞凋亡。此外,我们还发现Gilteritinib导致ERK的活化,CUDC-907导致STAT5的活化,进而产生耐药性,而Gilteritinib和CUDC-907可以相互克服这些耐药机制,增强双方的药效。另外,通过代谢组学分析,我们发现CUDC-907和Gilteritinib联合可下调细胞代谢物的水平并产生持续的抗FLT3-ITD AML作用。综上,本研究确定了CUDC-907和Gilteritinib的联合协同抗FLT3突变阳性AML的活性;二者通过下调和抑制FLT3,抑制MAPK/ERK和JAK2/STAT5途径,从而诱导Bim,下调Mcl-1和c-Myc以及细胞代谢,导致持续性抗AML活性。本研究为CUDC-907和Gilteritinib联合应用治疗FLT3突变阳性AML提供了坚实的理论与实验依据。