APL是一种特殊类型的急性髓细胞性白血病，具有特征性的PML-RARα癌蛋白。APL曾经被认为是最为凶险的白血病之一，很多患者在发病早期即死于严重出血而缺乏有效的治疗方法。1985年，上海血研所王振义教授在国际上率先应用全反式维甲酸（ATRA）治疗APL患者取得成功，80%以上患者可以完全缓解，但短期内容易复发。上世纪90年代，在哈尔滨医科大学张庭栋教授等应用传统中药三氧化二砷治疗APL患者取得疗效的基础上，上海血研所陈竺、陈赛娟研究员等用三氧化二砷成功治疗全反式维甲酸耐药复发的APL患者，并发现砷剂诱导白血病细胞分化和凋亡的双重药理学机制。他们经过进一步临床实践证明全反式维甲酸和三氧化二砷联合应用可以使约90%的APL患者达到5年无病生存，且未见明显长期毒性作用，从而使APL成为第一种基本可以被治愈的急性髓细胞性白血病。追本溯源，揭示临床现象所蕴涵的科学本质，阐释药物的分子靶点和机制，对于认识恶性肿瘤的发病机制和探索治疗理论的创新都具有重要意义。全反式维甲酸通过靶向结合到癌蛋白PML-RARα的维甲酸受体（RARα）结构域，重新启动髓系细胞的分化基因调控网络，诱导白血病细胞分化成熟继而凋亡。但三氧化二砷的直接分子靶点和分子机理并不清晰。

　　基于对前期研究结果的分析和对重要科学问题的敏感性，陈竺、陈赛娟首先提出：砷剂很可能直接靶向PML-RARα癌蛋白，发挥特异性治疗作用。药物分子靶点的研究首先需要解决的难题是对药物进行标记和示踪。三氧化二砷是一种小分子无机化合物，难以标记。研究人员借助两种有机砷—一种用生物素加以标记，另一种则在与蛋白相邻巯基结合后可以发出红色荧光信号，证实了砷剂在细胞内可以直接结合癌蛋白PML-RARα，而未标记的三氧化二砷则能竞争性抑制此种结合。进一步的追踪则将砷的结合部位定位到癌蛋白上的PML结构域。随后，研究人员利用生物技术合成PML结构域蛋白，通过多种质谱和光谱学分析证实砷通过与半胱氨酸形成砷硫配位共价键结合到PML结构域上。他们又与其他课题组合作，借助结构生物学和生物物理学的方法解析了砷与PML蛋白结合的配位模式和局部结构。PML-RARα癌蛋白的PML部分含有锌指结构域，生理条件下与锌结合，研究者通过核磁共振技术发现砷在较高浓度下可以竞争性替换锌与蛋白的结合。接着，他们又解析了砷的结合如何决定该癌蛋白的命运这一问题，通过细胞内、外的实验发现砷剂结合PML结构域后诱导蛋白质构象变化和多聚化，促进其与一种介导翻译后修饰的酶UBC9之间的相互作用增强，使癌蛋白更容易被一种类泛素样蛋白SUMO修饰，继而发生泛素化修饰而被蛋白酶体降解。癌蛋白的降解最终导致白血病细胞走向分化和凋亡。