扩增的EPOR/JAK2基因定义了急性红白血病的一种独特亚型

Amplified EPOR/JAK2 Genes Define a Unique Subtype of Acute Erythroid Leukemia

作者信息June Takeda, Kenichi Yoshida, Masahiro M Nakagawa, Yasuhito Nannya, Akinori Yoda, Ryunosuke Saiki, Yotaro Ochi, Lanying Zhao, Rurika Okuda, Xingxing Qi, Takuto Mori, Ayana Kon, Kenichi Chiba, Hiroko Tanaka, Yuichi Shiraishi, Ming-Chung Kuo, Cassandra M Kerr, Yasunobu Nagata, Daisuke Morishita, Nobuhiro Hiramoto, Akira Hangaishi, Hideyuki Nakazawa, Ken Ishiyama, Satoru Miyano, Shigeru Chiba, Yasushi Miyazaki, Toshiyuki Kitano, Kensuke Usuki, Nobuo Sezaki, Hisashi Tsurumi, Shuichi Miyawaki, Jaroslaw P Maciejewski, Takayuki Ishikawa, Kazuma Ohyashiki, Arnold Ganser, Michael Heuser, Felicitas Thol, Lee-Yung Shih, Akifumi Takaori-Kondo, Hideki Makishima, Seishi Ogawa
PMID35839275
发布时间2022-09-06
DOI10.1158/2643-3230.BCD-21-0192

实验完整度

包含患者样本测序队列、转录组分析、细胞系功能实验、PDX模型和体内药物治疗验证,进行了多层级的功能和机制验证。

主要模型

K562细胞系 OCI-M2细胞系 AEL患者来源异种移植(PDX)模型 AS-E2和TF-1细胞系

重点核对

AEL诊断标准依据WHO 2001年版,包括13例PEL和82例EML 纳入病例包括121例AEL、409例非AEL和229例无红系增生的MDS-EB 体内实验使用NOG小鼠,皮下或静脉接种PDX细胞,鲁索利替尼剂量为90 mg/kg,每日两次,持续50天 体外实验使用浓度梯度的鲁索利替尼处理,以二甲亚砜(DMSO)作为载体对照 EPOR/JAK2基因获得/扩增与基因表达上调相关

摘要

急性红白血病(AEL)是急性髓系白血病的一种独特亚型,以显著的红系增殖为特征,其分子基础尚不清楚。为了阐明红系增殖的潜在机制,我们分析了121例AEL,使用了全基因组、全外显子组和/或靶向捕获测序,并对21例AEL样本进行了转录组分析。结合公开可用的测序数据,我们发现在TP53突变的病例中,特别是那些具有>80%红系母细胞并被指定为纯红白血病(10/13)的病例,涉及EPOR/JAK2的获得和扩增频率很高。这些病例通常伴有ERG/ETS2的获得和扩增,并且预后极差,即使与其他TP53突变的AEL相比也是如此。除了在所有AEL病例中常见的STAT5通路激活外,这些AEL病例表现出增强的细胞增殖和血红素代谢,并且通常在体外和异种移植模型中对鲁索利替尼表现出高敏感性,这凸显了JAK2抑制在AEL治疗中的潜在作用。 意义: 这项研究揭示了EPOR和JAK2的获得、扩增和突变在纯红白血病发病机制中的主要作用。它们在患者来源的异种移植和细胞培养模型中对鲁索利替尼的频繁反应,强调了JAK2抑制对伴有EPOR/JAK2相关病变的红白血病的可能治疗作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
急性红白血病(AEL)中红系增殖的潜在分子机制是什么?
核心机制
TP53突变的AEL中,EPOR/JAK2的获得/扩增导致STAT5信号通路激活,进而促进细胞增殖和红系分化。
主要证据
对121例AEL进行测序分析发现EPOR/JAK2扩增与TP53突变和PEL表型相关;细胞系过表达EPOR/JAK2增强STAT5磷酸化及GPA表达;在PDX模型中,鲁索利替尼抑制STAT5磷酸化并抑制肿瘤生长。
研究意义
研究揭示了EPOR/JAK2获取/扩增在纯红白血病发病中的关键作用,并提示JAK2抑制剂(如鲁索利替尼)可能成为这类AEL的潜在治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

基因组学分析

鉴定AEL中复发的体细胞突变、拷贝数改变和结构变异。

对35例AEL进行全基因组或全外显子组测序,并在121例AEL中通过靶向捕获测序验证,识别出包括EPOR/JAK2在内的显著改变的基因和基因组区域。

2

基因表达分析

比较AEL与非AEL在转录组水平上的差异,特别是与红系增殖相关的通路。

对21例AEL和213例非AEL的骨髓或PDX细胞进行RNA测序,并进行基因集富集分析(GSEA),验证STAT5靶基因的高表达和红系分化相关基因的表达变化。

3

体外功能验证

验证EPOR/JAK2过表达对STAT5激活和红系分化的功能性影响,并测试JAK2抑制剂的效应。

在K562和OCI-M2细胞系中通过慢病毒转导过表达EPOR或JAK2,检测STAT5磷酸化和GPA表达。同时,使用鲁索利替尼处理细胞系和PDX细胞,评估其对细胞增殖和STAT5信号的影响。

4

体内药效评价

在体内模型中评估鲁索利替尼对AEL的治疗效果。

将6个AEL PDX模型移植到NOG小鼠皮下或静脉内,然后给予鲁索利替尼(90 mg/kg,每日两次)或载体对照,持续50天。监测肿瘤体积、生存时间及STAT5磷酸化水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
QIAamp DNA迷你试剂盒QIAGEN#51304
RNeasy微型试剂盒QIAGEN#74004
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒(Illumina)New England BioLabs#E7370
RPMI-1640培养基Nacalai tesque#30264-56
IMDM培养基FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation#098-06465
胎牛血清Nichirei Biosciences#175012
青霉素-链霉素FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation#168-23191
聚凝胺Thermo Fisher Scientific#TR1003G
聚乙烯亚胺MAXPolysciences#24765-1
OPTI-MEM培养基Thermo Fisher Scientific#31985070
psPAX2质粒Addgene#12260
pMD2.G质粒Addgene#12259
鲁索利替尼LC Laboratories#R-6600
促红细胞生成素PeproTech#100-64
CellTiter-Glo发光法细胞活力检测试剂盒Promega#G9242
RIPA裂解液Nacalai Tesque#16488-34
磷酸酶抑制剂混合物Nacalai Tesque#07574-61
SDS-PAGE样品缓冲液(含还原剂,6×)Nacalai Tesque#09499-14
抗磷酸化STAT5A抗体Cell Signaling Technology4322S
抗STAT5抗体Cell Signaling Technology9310
抗磷酸化p44/42 ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4370S
抗p44/42 ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695S
抗磷酸化STAT3抗体Cell Signaling Technology9145
抗STAT3抗体Cell Signaling Technology4904
抗血型糖蛋白A-APC抗体BD Biosciences#551336
ReverTra Ace qPCR反转录试剂盒TOYOBO#FSQ-301
TB Green Premix Ex Taq IITakara#RR820A
CFX Connect实时荧光定量PCR检测系统----
HiSeq 2000----
HiSeq2500----
HiSeq X Ten----
NovaSeq 6000----
SureSelect定制试剂盒Agilent Technology--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者队列
纳入AEL的诊断标准(WHO 2001)、样本数量及亚型比例(PEL/EML),以及非AEL对照组的构成
阅读提示:Methods: Patients
基因组分析
测序平台、平均深度、突变检出阈值(如映射质量、碱基质量、VAF)、拷贝数变异检测算法参数
阅读提示:Methods: WGS/WES, Targeted-Capture Sequencing, Copy-Number Analysis
基因表达分析
RNA测序平台、比对到参考基因组版本、差异表达分析方法和基因集富集分析的参数
阅读提示:Methods: RNA Sequencing
体外细胞实验
细胞系名称、培养条件(培养基、血清浓度)、转导方法、EPO和鲁索利替尼使用浓度和处理时间
阅读提示:Methods: Cell Lines, Inhibitor Assay, Immunoblotting, Measurement of Glycophorin A Expression
体内动物实验
小鼠品系(NOG)、细胞接种途径和数量、药物剂量、给药频率和疗程,以及对照组设置
阅读提示:Methods: Establishment of Xenograft Mouse Models, In Vivo Drug Efficacy Test Using PDX Mouse Models