白血病抑制因子（LIF）只作用于白血病嗎？

1、LIF是如何發(fā)現(xiàn)的？

LIF從發(fā)現(xiàn)、克隆至今已經(jīng)33年。19世紀(jì)80年代已發(fā)現(xiàn)了一些調(diào)節(jié)造血細(xì)胞增殖和分化的細(xì)胞因子，如粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF），Multi-CSF（IL-3）和干擾素-γ（IFN-γ）等。這些細(xì)胞因子的共同特點(diǎn)是：既能促進(jìn)造血細(xì)胞的分化，又能刺激它們的增殖。也就是說這些細(xì)胞因子在促進(jìn)白血病細(xì)胞分化的同時(shí)，也會(huì)大量增加白血病細(xì)胞的數(shù)量，這樣可能會(huì)加重白血病的病情，而不是治療白血病。所以，科學(xué)家試圖仍然需要找到一種只誘導(dǎo)白血病細(xì)胞分化，但不促進(jìn)白血病細(xì)胞增殖的細(xì)胞因子來治療白血病。

1969年，在體外構(gòu)建來自SL品系小鼠的自發(fā)性骨髓性白血病系時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，正常細(xì)胞的培養(yǎng)液能誘導(dǎo)M1白血病細(xì)胞系分化為成熟的巨噬細(xì)胞或粒細(xì)胞。研究人員將培養(yǎng)液中這些未知的誘導(dǎo)成分統(tǒng)稱為分化刺激因子，或D因子（D-factors）^[2]。1981年^[3]和1984年^[4]科學(xué)家們分別從小鼠Krebs肉瘤細(xì)胞和小鼠L929成纖維細(xì)胞的培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)了巨噬細(xì)胞和粒細(xì)胞誘導(dǎo)劑-2（MGI-2）和一種D因子。兩者都能誘導(dǎo)M1骨髓性白血病細(xì)胞而不刺激正常造血細(xì)胞的增殖。

緊接著在1987年，澳大利亞皇家墨爾本醫(yī)院沃爾特與伊麗莎醫(yī)學(xué)研究所(Walter and Eliza Hall Institute (WEHI), Royal Melbourne Hospital)的Donald Metcalf實(shí)驗(yàn)室從小鼠Krebs肉瘤細(xì)胞培養(yǎng)液中分離出可以誘導(dǎo)小鼠M1髓系白血病細(xì)胞分化的蛋白，因該蛋白具有抑制M1髓系白血病細(xì)胞增殖的作用，因而被命名為白血病抑制因子。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，該蛋白不能刺激正常髓系前體細(xì)胞的增殖。Donald Metcalf等認(rèn)為LIF與前面所發(fā)現(xiàn)的MGI-2和D-因子是同一種物質(zhì)，因他們最大的共同點(diǎn)是均可誘導(dǎo)小鼠M1髓系白血病細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化。至此，LIF蛋白被正式發(fā)現(xiàn)和命名，MIG-2和D-因子為其別名。隨后，Donald Metcalf實(shí)驗(yàn)室分別于1987年和1988年克隆出表達(dá)小鼠LIF和人LIF的基因^{[5] [6]}。

2、LIF的結(jié)構(gòu)是什么？

如圖1所示，人和小鼠的LIF基因分別位于22q14和11A1-A2染色體上，長度分別為6.0和6.3kb，含有6^1/3、59^2/3和136個(gè)氨基酸的三個(gè)外顯子^[7]，編碼區(qū)序列高度保守，同源性為78-94%。分子內(nèi)的二硫鍵對維持LIF分子的結(jié)構(gòu)和生物活性起著重要作用。LIF的分子量和電荷因糖基化程度不同而不同，分子量為38-64kDa，IP為8.6-9.2。LIF在體外的生物功能似乎與糖基化程度無關(guān)，但糖基化是否會(huì)影響LIF在體內(nèi)的穩(wěn)定性和功能還有待確定。人和小鼠的LIF在氨基酸水平上有78%的同源性，人的LIF對小鼠來源的細(xì)胞有類似的活性，而小鼠的LIF對人的細(xì)胞作用較弱。

Figure 1. The structure of human and mouse LIF gene

*圖片來源于參考文獻(xiàn)7。

3、LIF是如何發(fā)揮生物學(xué)功能的？

LIF可在不同的細(xì)胞中表達(dá)，包括活化的T細(xì)胞、單核細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、肝臟成纖維細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、胸腺上皮細(xì)胞和許多其他細(xì)胞。它是一種IL6類細(xì)胞因子，可通過抑制分化影響細(xì)胞生長。LIF的作用是通過一個(gè)高親和力的受體復(fù)合物介導(dǎo)的，該復(fù)合物由一個(gè)低親和力的LIFRβ（也稱為LIFR）和一個(gè)高親和力的亞單位gp130組成。LIFRβ是一個(gè)含有單次跨膜結(jié)構(gòu)域的蛋白，是細(xì)胞因子受體中最長的，在其胞外段含有八個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域^[8][9]。

LIF與LIFRβ結(jié)合后的復(fù)合物會(huì)與gpl30進(jìn)一步非共價(jià)結(jié)合，形成親和力高的異質(zhì)受體復(fù)合物（圖2）。在大多數(shù)細(xì)胞類型中，LIF、LIFRβ和gpl30高親和力復(fù)合物的形成是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所必須的。異質(zhì)二聚體受體復(fù)合物本身沒有內(nèi)在的酪氨酸激酶活性。但LIFRβ-gp130-LIF三聚體復(fù)合物的細(xì)胞質(zhì)域會(huì)與Janus（JAK）激酶家族中至少三個(gè)成員相關(guān)聯(lián)，特別是JAK1、JAK2和TYK2。接著，被激活的JAK激酶通過磷酸化觸發(fā)至少三個(gè)信號(hào)途徑，包括STAT途徑、p21ras/MAP激酶途徑和PI-3激酶途徑。

Figure 2. Structure of the LIF receptor and activation of the JAK-STAT3 signaling pathway

*圖片來源于參考文獻(xiàn)10。

如圖2所示，可溶性細(xì)胞因子LIF與低親和力的LIFRβ-gp130（中間）結(jié)合，使它們二聚體化形成高親和力的LIFRβ-gp130-LIF復(fù)合物（左圖）。該復(fù)合物會(huì)募集細(xì)胞內(nèi)的JAK激酶（Jak1），這些激酶相互自動(dòng)磷酸化，進(jìn)一步募集轉(zhuǎn)錄因子STAT3。磷酸化后的STAT3會(huì)二聚體化并進(jìn)入細(xì)胞核。此外，LIFRβ-gp130-LIF復(fù)合物也能激活ERK和PI3K途徑。STAT3磷酸化后的二聚體會(huì)與包括SOCS3在內(nèi)的各種基因啟動(dòng)子結(jié)合，啟動(dòng)其轉(zhuǎn)錄。SOCS3蛋白可以與LIFRβ-gp130-LIF復(fù)合物結(jié)合，阻斷JAK激酶的活性，從而抑制LIF介導(dǎo)的STAT3信號(hào)傳導(dǎo)途徑（右圖）。

4、LIF與疾病

白血病抑制因子（LIF）是一種具有多種生物功能的細(xì)胞因子，可參與誘導(dǎo)正常和骨髓性白血病細(xì)胞的造血分化及神經(jīng)元細(xì)胞分化，調(diào)節(jié)腎臟發(fā)育過程中間質(zhì)向上皮的轉(zhuǎn)化，除此之外，還可能在母胎界面的免疫耐受中發(fā)揮作用。白血病抑制因子，顧名思義，肯定是與白血病和骨髓性白血病脫不了干系。但除此之外，越來越多的研究指出LIF在癌癥中也有強(qiáng)大的功能，如胰腺癌和乳腺癌。

4.1、LIF與白血病

白血病是由造血細(xì)胞的增殖和分化過程失去控制導(dǎo)致的?？茖W(xué)家們一直在尋找能夠促進(jìn)白血病細(xì)胞分化并同時(shí)抑制其增殖的細(xì)胞因子或藥物來治療白血病^[11]。

盡管LIF被確定為骨髓性白血病分化誘導(dǎo)因子，但它對造血細(xì)胞的影響卻少得令人吃驚。LIF常常對造血系統(tǒng)中的腫瘤細(xì)胞顯示出抑制作用，并誘導(dǎo)這些腫瘤細(xì)胞的分化。在小鼠模型中，LIF抑制白血病M1細(xì)胞的增殖，并誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)變?yōu)榫奘杉?xì)胞表型，如表達(dá)Fc受體和獲得吞噬能力。LIF對單核細(xì)胞的分化也有超級誘導(dǎo)作用。LIF與GM-CSF、G-CSF或IL-6協(xié)同作用，抑制HL-60和U937細(xì)胞的生長并誘導(dǎo)其分化。LIF能增強(qiáng)IL-3對造血干細(xì)胞（巨核細(xì)胞的前體）的有絲分裂作用，并增加體內(nèi)巨核細(xì)胞和血小板的數(shù)量。LIF還能促進(jìn)成肌細(xì)胞的增殖。

4.2、LIF與癌癥

白血病抑制因子（LIF）是一種參與多個(gè)生理過程的細(xì)胞因子，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、新生和存活。目前， LIF（和LIFR）的表達(dá)已經(jīng)在許多實(shí)體瘤中被注意到，包括乳腺癌、皮膚結(jié)直腸癌和鼻咽癌。LIF參與了癌癥生長和進(jìn)展的一些關(guān)鍵過程，包括免疫耐受、PNI、化療和放射抗性、癌癥干細(xì)胞樣表型維持、EMT和TME發(fā)展（圖3）。

Figure 3. Cancer-promoting cellular functions of LIF

*圖片來源于參考文獻(xiàn)12。

如前所述，LIF是一種廣泛表達(dá)的細(xì)胞因子，具有不同的糖基化模式。而且LIF受體存在于許多不同的組織中，包括肝臟、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、巨噬細(xì)胞、骨骼、腎臟、胎盤、胚胎的ICM和子宮上皮。LIF可以通過一些反應(yīng)使STAT3磷酸化。然后，磷酸化的STAT3形成二聚體并轉(zhuǎn)入細(xì)胞核并激活目的基因轉(zhuǎn)錄。LIF-JAK/STAT3是胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）、CRC、卵巢癌和非小肺細(xì)胞癌（NSCLC）的一個(gè)公認(rèn)的信號(hào)通路。此外，LIF還被證明可以激活其他信號(hào)通路，如YAP/TEAD和AKT/mTOR ^[13]。

以PDAC為例，有一些初步研究結(jié)果支持其在PDAC促進(jìn)機(jī)制中的作用。在PDAC中，越來越多的研究表明，LIF作為CAFs分泌的自分泌因子，能夠自我刺激而不受TGF-β的影響。此外，它也是ECM重塑、TME成分的招募和胰腺癌細(xì)胞生長的旁分泌刺激因子^{[14] [15]}。

5、LIF相關(guān)產(chǎn)品

Recombinant Human LIF, partial (Active) (CSB-MP012928HUd9)

Recombinant Human LIFR, partial (Active) (CSB-MP012929HUi9)

LIF Antibody (WB, ELISA) (CSB-PA004761)

LIFR Antibody (ELISA, WB, IHC, IF) (CSB-PA012929LA01HU)

Human LIF ELISA kit (CSB-E04651h)

LIF蛋白

Recombinant Human Leukemia inhibitory factor(LIF) (Active) （CSB-MP012928HUd9）

High Purity Validated by SDS-PAGE

(Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.

Excellent Bioactivity Validated by Functional ELISA

Immobilized human LIF at 2 μg/ml can bind human LIFR (CSB-MP012929HUi9), the EC₅₀ is 22.58-30.24 ng/ml.