Regulating TKT activity inhibits proliferation of human acute lymphoblastic leukemia cells

Fang-Liang Huang (黃芳亮), Yao-Ming Chang, Cheng-Yung Lin (林正勇), Sheng-Jie Yu, Jing-Tong Fu, Ting-Yu Chou, Sih-Wen Yeh, En-Chih Liao (廖恩慈)*, Chia-Ling Li*

研究動機

    急性淋巴性白血病是兒童中最常見的惡性腫瘤，其特徵是大量未成熟的淋巴細胞，包括未成熟的前體B細胞和前體T細胞。全球的盛行率大約是每十萬人中有四人會得病，在台灣每年大約有一百例新診斷的急性淋巴性白血病患童。雖然在兒科急性淋巴性白血病中，總生存率超過80%，但仍有20% 的T細胞急性淋巴性白血病患者死於復發或難以治癒病程。因此，有必要為復發/難治型T細胞急性淋巴性白血病患者開發新的治療方法。

  氯硝柳胺(Niclosamide)是一種經FDA通過的驅蟲藥，用於治療絛蟲等寄生蟲的感染，在人體的藥量使用上安全性很高。氯硝柳胺對於寄生蟲療效機轉為抑制寄生蟲的葡萄糖攝取、氧化磷酸化和無氧代謝。因氯硝柳胺的特殊能量代謝相關的機轉，近年來許多研究者發現氯硝柳胺不只可以治療寄生蟲，也可以透過調節細胞凋亡的途徑，來表現出對抗人類腫瘤細胞的作用。在此之前已經有許多的文獻報告氯硝柳胺有抑制各種腫瘤生長的作用，但是至今沒有在T細胞急性淋巴性白血病上的研究。所以探討氯硝柳胺用於T細胞急性淋巴性白血病的療效與機轉便是此論文的研究主軸。

解決問題

  研究結果發現，氯硝柳胺對人類白血病T細胞株Jurkat和CCRF-CEM具有時間和劑量依賴性的抑制作用。進一步探討其治療機轉，發現氯硝柳胺可透過上調 cleaved caspase-3 和下調 Bcl-2的情況來表現出抗T細胞急性淋巴性白血病的抑癌效果。且氯硝柳胺處理後的T-ALL細胞，也可以透過增加了LC3B與減少p62表現，而導致 T細胞急性淋巴性白血病細胞的死亡。證實氯硝柳胺在T細胞急性淋巴性白血病細胞的研究上可以透過活化細胞凋亡和自噬作用，有效抑制T細胞急性淋巴性白血病細胞的活性。在異種移植小鼠研究模型，也顯示氯硝柳胺可以有效抑制異種移植小鼠身上的腫瘤生長，病理分析呈現，氯硝柳胺治療後腫瘤細胞呈現萎縮與凋亡的型態變化，且促使凋亡標記物cleaved caspase-3 和自噬標記物LC3B 增加。此結果也驗證氯硝柳胺在動物學上也呈現對T細胞急性淋巴性白血病的治療效果與細胞凋亡、自噬作用可能相關的作用機轉。我們首先發表這些研究成果，是文獻上第一篇報導氯硝柳胺有效控制T細胞急性淋巴性白血病活性的研究。

  能量代謝在癌症的發展中扮演重要角色，所以透過調節能量代謝來抑制腫瘤生長，便成為近年來治療癌症的新策略，其中又以轉酮酶(Transketolase)被認為是調控醣類代謝的重要標的。本研究繼續探討T細胞急性淋巴性白血病細胞在氯硝柳胺作用下，關於轉酮酶及其相關蛋白質的變化，也進一步探討這些癌細胞能量的改變過程，包括糖解作用與ATP的活性與效能。結果發現氯硝柳胺能有效降低磷酸戊糖途徑中轉醛醇酶、轉酮醇酶和轉酮醇酶樣蛋白1/2的蛋白表現量，也抑制T細胞急性淋巴性白血病細胞的粒線體有氧代謝和糖解作用，降低Jurkat和CCRF-CEM這兩種T細胞的存活率。在T細胞急性淋巴性白血病異種移植小鼠模型的動物實驗結果，也發現經氯硝柳胺治療後的小鼠身上腫瘤顯著抑制腫瘤的生長，並呈現轉酮酶表現減少。

  總結如下，氯硝柳胺透過活化細胞凋亡和自噬途徑，不論在T細胞急性淋巴性白血病細胞或異種移植小鼠，都表現抑制 T-ALL腫瘤生長的潛力。進一步，在探討T細胞急性淋巴性白血病細胞能量代謝上，氯硝柳胺可以抑制轉酮酶的活性，調控癌細胞的糖解作用、ATP活性等能量相關機轉，讓氯硝柳胺成為一種有希望的新治療策略，並為未來的癌症治療研究和臨床應用奠定基礎。