造血微环境是维持造血干细胞自我更新潜能、确保其有序分化的重要场所, 造血干细胞迁移及黏附异常，导致微环境与造血干细胞相互作用的平衡状态破坏，使造血干细胞逃离微环境的制约, 自我更新失衡。启动迁移的细胞内在分子机制是Rho GTPase的活化。本项目拟以Rho 蛋白Rac1作为研究微环境与造血细胞相互作用改变在造血干细胞恶性转化中的作用的切入点，通过确定Rac1的活化是否可引起造血干细胞迁移能力增强、自我更新失衡、与微环境相互作用异常，最终可引起造血干细胞恶性转化。通过将负显性突变型Rac1-N17和持续活化型突变体Rac1-V12转染白血病细胞系，对其细胞行为的研究表明，Rac1的活化能够促进白血病细胞迁移及细胞骨架重排，促进白血病细胞对化疗药物的抵抗，增加休眠期细胞的比例，使细胞周期抑制分子p21、P27及P57表达上调；进一步对白血病细胞与骨髓微环境相互作用研究发现，Rac1的活化使白血病细胞在NOD-SCID小鼠体内归巢能力增加，促进白血病细胞定居于骨髓成骨细胞区，在成骨细胞上细胞G0期比例显著上升，Rac1的活化可以促进白血病细胞与骨髓微环境的相互作用，并使介导二者相互作用的重要分子N-cadherin、Tie2以及c-MPL表达水平显著升高。为进一步研究Rac1活化在造血干细胞向白血病干细胞恶性转化中的作用，通过富集c-Kit+的小鼠造血干祖细胞，将其转染Rac1-V12，结果显示，Rac1的活化可促进小鼠造血干祖细胞迁移能及粘附能力增强，集落形成能力增强，凋亡水平降低，细胞G0期比例增加，与成骨细胞相互作用的分子表达上调，Rac1的活化可促进造血干祖细胞与骨髓微环境相互作用。进一步我们建立了Rac1高度活化的小鼠白血病模型，将AML1-ETO9a联合Rac1 V12转染小鼠干祖细胞，移植到致死剂量照射的小鼠体内，观察发病情况。结果发现在移植17周后小鼠发生白血病，发病小鼠的免疫表型为Lin-cKit+Sca-1-Gr-1-Mac-1-CD3-CD4-CD8-B220-Ter119-，提示为急性髓系白血病; 单独转染Rac1V12及AML1-ETO9a未发生白血病，表明Rac1的活化可协同AML1-ETO促进白血病的发生。本项目以Rho 蛋白作为研究白血病细胞与骨髓微环境相互及白血病发病机理的切入点，从一个新的角度阐明白血病发病机理以寻找新的治疗靶标。