venetoclax与低甲基化药物的联合使用为急性髓性白血病（AML）患者带来了非常有希望的临床结果。然而，一部分患者对基于venetoclax的治疗方案难治或产生抗性，导致疾病复发。本项目的目标是确定一种机制，使耐药的白血病干细胞（LSCs）对venetoclax和氮芥（ven/aza）治疗重新敏感。
白血病干细胞是引发疾病的白血病细胞群，传统治疗方法不能完全根除，导致疾病复发。我们以前曾报道，ven/aza通过扰乱氨基酸摄取导致氧化磷酸化(OXPHOS)的减少而针对新发AML患者的LSCs。为了研究一些AML患者如何对ven/aza产生耐药性，我们首先通过稳定同位素标记的代谢通量和质谱分析确定ven/aza是否降低了原发性人类AML ven/aza耐药LSCs的氨基酸摄取。ven/aza处理后，ven/aza敏感和耐药LSCs的氨基酸摄取量都明显减少，表明ven/aza在耐药LSCs中仍有生物活性。
接下来，我们对分离自AML患者的LSCs进行了基因表达分析，这些患者接受了ven/aza治疗，有反应，然后在ven/aza治疗中保持缓解或进展。基因集富集分析显示，从最终接受ven/aza治疗进展的患者分离出的LSCs中，脂肪酸运输富集（FDR = 0.0088）。然后我们通过脂质组学质谱分析确定ven/aza敏感和抗性LSCs中整体脂肪酸水平的差异。我们观察到抗性LSCs中检测到的20%（6/29）的脂肪酸丰度明显增加。为了确定靶向脂肪酸转运是否能使耐药LSCs对ven/aza重新敏感，我们敲除了4个ven/aza耐药AML标本中参与脂肪酸转运的基因，包括CD36、CPT1A和CPT1C，然后测量ven/aza处理后的生存能力和集落形成潜力（。敲除CD36、CPT1A或CPT1C与ven/aza治疗相结合，显著降低了每个AML标本的生存能力和集落形成能力。此外，敲除CPT1A或CPT1C与ven/aza联合使用会减少氧合作用，这是LSCs已知的代谢要求。
为了以治疗相关的方式扰乱脂肪酸的运输，我们用CPT1抑制剂etomoxir作为单剂或与ven/aza联合使用来处理从ven/aza耐药患者标本中分离出来的LSCs，然后测量活力和OXPHOS。联合用药而不是单药会降低存活率和OXPHOS，这与我们的遗传学研究一致。为了确定ven/aza和etomoxir是否针对功能性LSCs，我们用etomoxir、ven/aza或其组合治疗原发性AML标本，并测量移植到免疫缺陷小鼠体内的情况。与单独使用ven/aza或etomoxir相比，联合治疗明显降低了移植潜力，表明ven/aza与etomoxir的联合治疗降低了LSC功能。
为了确定ven/aza和etomoxir是否能在体内靶向AML细胞，我们用ven/aza、etomoxir或联合疗法治疗原发性患者的异种移植模型2周，测量骨髓中的白血病负担。与单独使用ven/aza或etomoxir相比，该组合能更明显地减少白血病负担。最后，我们测量了ven/aza、etomoxir或联合疗法对正常造血干细胞和祖细胞的影响。单一药物或联合治疗都没有降低CD34+细胞的活力或集落形成能力，表明在不伤害正常干细胞的情况下，针对AML的这些代谢途径可能存在一个治疗窗口。基因表达分析显示，与造血干细胞相比，CD36、CPT1A和CPT1C在AML中的表达水平明显较高，这可能有助于这个治疗窗口。
总之，这些数据表明，ven/aza的耐药性可以通过靶向LSCs中的脂肪酸转运来克服。此外，将ven/aza与CPT1抑制剂（如etomoxir）结合起来，可能是克服ven/aza耐药性的一种临床相关策略。
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