融合基因消融消除急性髓系白血病干性并诱导双向分化
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时间:2025年09月27日
来源:Blood 23.1
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本研究针对急性髓系白血病(AML)中融合基因持续表达是否维持恶性表型这一关键问题,通过靶向t(8;21)易位产生的RUNX1::RUNX1T1融合基因,利用siRNA脂质纳米颗粒技术开展干预研究。结果表明,沉默该融合基因可显著改变染色质可及性,驱动白血病细胞向粒细胞/嗜酸性粒细胞分化,并消除干细胞特性,为AML靶向治疗提供了重要理论依据。
在血液系统恶性肿瘤中,急性髓系白血病(Acute Myeloid Leukemia, AML)因其高度异质性和治疗耐药性成为临床难题。染色体易位产生的融合基因被认为是AML发生发展的核心驱动因素,其中t(8;21)(q22;q22)易位形成的RUNX1::RUNX1T1(原名AML1-ETO)融合基因是最常见的遗传学异常之一。尽管既往研究提示融合基因的持续表达对维持白血病表型至关重要,但其在原发性细胞不同造血发育阶段的具体作用机制,以及能否通过靶向递送系统实现有效干预,仍是领域内亟待解决的关键科学问题。
为了回答这些问题,由Polina K Derevyanko领衔的研究团队在《Blood》杂志发表了突破性研究成果。该研究首次在原发性t(8;21) AML细胞中证实RUNX1::RUNX1T1融合基因通过抑制分化程序和维持干细胞特性(stemness)来驱动白血病发生。研究人员采用siRNA负载的脂质纳米颗粒(lipid nanoparticles)靶向沉默融合基因,通过单细胞多组学分析、染色质可及性检测(ATAC-seq)和转录组测序等技术,系统揭示了融合基因消融后发生的表观遗传重编程和细胞命运转变。
关键技术方法包括:使用原发性AML患者样本构建研究模型;采用脂质纳米颗粒递送siRNA实现融合基因特异性沉默;通过流式细胞术和单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析细胞分化状态;利用ATAC-seq检测染色质开放性变化;采用体外集落形成实验评估细胞自我更新能力。
1. RUNX1::RUNX1T1沉默诱导AML细胞分化
通过siRNA介导的RUNX1::RUNX1T1敲降,研究人员观察到原发性AML细胞出现显著的形态学分化特征。与对照组相比,实验组细胞表现出粒细胞样和嗜酸性/肥大细胞样分化表型,CD11b和CD14等髓系分化标志物表达显著上调。集落形成实验证实,经处理的细胞自我更新能力明显受损,证明融合基因沉默有效消除了白血病干细胞特性。
ATAC-seq分析显示,RUNX1::RUNX1T1缺失导致全基因组范围内染色质可及性发生显著改变。原本被融合基因抑制的 myeloid differentiation(髓系分化)相关基因启动子区域变得开放,而干细胞维持相关基因的增强子区域可及性降低。这些表观遗传变化直接导致白血病相关转录网络向正常髓系分化程序转变。
通过scRNA-seq分析,研究人员在单细胞分辨率下揭示了融合基因沉默后的细胞群体演变。未成熟干细胞和祖细胞样群体显著减少,同时粒细胞样和嗜酸性/肥大细胞样群体明显扩增。值得注意的是,这些分化后的细胞虽然保持某些白血病细胞特征,但已丧失自我更新能力,表明治疗干预成功实现了恶性表型的逆转。
研究结论与讨论部分指出,该研究首次在原发性AML细胞中证实RUNX1::RUNX1T1融合基因是维持白血病干细胞特性和阻断分化的关键分子开关。通过靶向沉默该融合基因,研究人员成功实现了白血病细胞的表观遗传重编程和双向分化(bidirectional differentiation),为AML靶向治疗提供了新的策略方向。
这项研究的重大意义在于:首先,它证实了融合基因作为治疗靶点的可行性,特别是使用纳米颗粒递送系统为临床转化提供了技术支撑;其次,研究揭示了表观遗传机制在融合基因驱动白血病中的核心作用,为联合表观遗传治疗提供了理论依据;最后,单细胞水平的分析为理解白血病细胞异质性和治疗反应机制提供了新的视角。该研究不仅对t(8;21) AML具有直接指导意义,也为其他融合基因阳性白血病的治疗开发提供了重要参考。
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