转录异质性克服多发性骨髓瘤中超级增强子破坏药物组合

Transcriptional Heterogeneity Overcomes Super-Enhancer Disrupting Drug Combinations in Multiple Myeloma

作者信息Seth J Welsh, Benjamin G Barwick, Erin W Meermeier, Daniel L Riggs, Chang-Xin Shi, Yuan Xiao Zhu, Meaghen E Sharik, Megan T Du, Leslie D Abrego Rocha, Victoria M Garbitt, Caleb K Stein, Joachim L Petit, Nathalie Meurice, Yuliza Tafoya Alvarado, Rodrigo Fonseca, Kennedi T Todd, Sochilt Brown, Zachery J Hammond, Nicklus H Cuc, Courtney Wittenberg, Camille Herzog, Anna V Roschke, Yulia N Demchenko, Wei-Dong D Chen, Peng Li, Wei Liao, Warren J Leonard, Sagar Lonial, Nizar J Bahlis, Paola Neri, Lawrence H Boise, Marta Chesi, P Leif Bergsagel
PMID37767768
发布时间2024-01-08
DOI10.1158/2643-3230.BCD-23-0062

实验完整度

涉及细胞系药物筛选、体外协同杀伤、体内小鼠模型验证,并结合RNA-seq、ATAC-seq、ChIP-seq等多组学机制研究。

主要模型

人多发性骨髓瘤细胞系(48种HMCL) Vk*MYC小鼠模型 Vk*MYChCRBN小鼠移植瘤模型 CoMMpass患者队列样本

重点核对

细胞系药物处理浓度:POM 200 nmol/L,G781 40 nmol/L,JQ1 250 nmol/L 体内给药剂量:G781 3.75或15 mpk,POM 50 mpk,iBET-762 30 mpk 药物处理时间:体外72小时或96小时,体内2周 体内模型:Vk*MYChCRBN小鼠移植瘤(Vk29790) BATF表达与耐药关联:BATF高表达与PFS/OS差相关

摘要

多发性骨髓瘤(MM)是一种通常由MYC驱动并由IRF4维持的恶性肿瘤,两者被超级增强子上调。IKZF1和IKZF3结合超级增强子,可通过免疫调节亚胺类药物(IMiD)降解。成功的IMiD反应下调MYC和IRF4;然而,在IMiD耐药细胞中这失败。MYC和IRF4的下调也可以通过抑制BET和EP300转录共激活蛋白在IMiD耐药肿瘤中实现;然而,在体内这些药物具有狭窄的治疗窗口。通过将IMiD与EP300抑制相结合,我们证明了MYC和IRF4的更大程度下调,体外和体内骨髓瘤的协同杀伤,以及增加的治疗窗口。有趣的是,这种强效组合在MYC和IRF4表达由高水平的AP-1因子BATF维持时失败。我们的结果确定了一种有效的药物组合和一种先前未被认识的IMiD耐药机制。

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
IMiD与EP300抑制剂联合能否更有效靶向骨髓瘤中的超级增强子驱动的MYC和IRF4,以及耐药机制为何。
核心机制
IMiD降解IKZF1/3并抑制EP300导致超级增强子失活,下调MYC和IRF4;而BATF通过结合AICE元件维持IRF4和MYC表达,介导耐药。
主要证据
体外48种HMCL药物筛选显示MYC/IRF4下调与生长抑制相关;POM+G781在体内Vk*MYChCRBN模型中协同杀伤并治愈部分小鼠;BATF过表达赋予耐药,BATF敲低恢复敏感性。
研究意义
确定POM+EP300抑制剂联合为潜在治疗策略,并揭示BATF是IMiD耐药的新机制,为合理组合治疗提供依据。

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

细胞系药物敏感性筛选

评估48种HMCL对POM单药的敏感性,并分析MYC/IRF4/IKZF1/3水平与生长抑制的关系。

用200 nmol/L POM处理3天,测定生长指数和蛋白水平。

2

体外药物组合协同效应评估

评估POM与G781、JQ1或DEX组合的协同杀伤作用。

对多种HMCL进行剂量矩阵处理,计算Loewe协同分数,流式检测凋亡。

3

体内药效评估

在小鼠模型中验证POM+G781的体内抗肿瘤效果和毒性。

移植Vk29790肿瘤至WT或hCRBN+小鼠,给予不同药物组合,监测M-spike和生存。

4

转录组和染色质分析

研究POM+G781对基因表达和染色质可及性的影响。

对KMS11和JJN3进行RNA-seq和ATAC-seq,分析差异表达基因和可及性变化。

5

BATF家族表达与耐药关联分析

分析BATF、BATF2、BATF3在细胞系和患者中的表达模式与预后的关系。

利用HMCL RNA-seq数据和CoMMpass队列数据,进行表达关联和生存分析。

6

BATF功能验证

验证BATF表达是否足以赋予药物抵抗,以及其对IRF4/MYC的维持作用。

在敏感细胞系中过表达BATF/2/3,或在耐药细胞中敲低BATF,观察药物敏感性变化;进行ChIP-seq分析BATF2结合位点。

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
泊马度胺Pharmablock USA--
GNE-781SelleckchemS8665
JQ1SelleckchemS7110
莫利布西SelleckchemS7189
RPMI-1640培养基----
GlutaMAX添加剂Gibco--
MycoAlert支原体检测试剂盒Promega--
CellTiter-Glo试剂盒Promega--
膜联蛋白V-PEBD Pharmingen556422
Live/Dead紫染Thermo FisherL34955
BATF抗体Cell Signaling8638
BATF2抗体Developmental Studies Hybridoma BankPCRP-BATF2-2B9
BATF3抗体AbnovaH00055509-M04
c-MYC抗体Abcamab32072
IKZF1抗体Santa Cruzsc-13039
IKZF3抗体Cell Signaling Technology15103
IRF4抗体Cell Signaling Technology4964
Cyclin D1抗体Santa Cruzsc-8396
FGFR3抗体Cell Signaling Technology4574
cMAF抗体Santa Cruzsc-7866
β-肌动蛋白抗体Abcamab6276
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher23225
REVERT总蛋白染色Li-Cor926-11010
Odyssey DLx成像系统Li-Cor--
pCDH慢病毒载体----
CRISPR-Cas9----
Heska血液分析仪Heska--
Nextera DNA文库制备试剂盒IlluminaREF15028212

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
细胞系药物处理
细胞系名称、药物浓度(POM 200 nmol/L, G781 40 nmol/L, JQ1 250 nmol/L)、处理时间(72小时或96小时)
阅读提示:Methods: Cell Lines and Drugs; Growth and Viability Assays; 图3图注
体内动物实验
小鼠品系(Vk*MYChCRBN、WT C57Bl/6)、移植瘤株(Vk29790)、给药方案(剂量、频率、途径)、处理持续时间(2周)
阅读提示:Methods: Mice; 图2、图3图注
体外协同实验
细胞系、药物浓度组合、处理时间、检测方法(生长曲线、流式凋亡)
阅读提示:Results: EP300 Inhibitors Synergize...; 图3图注
转录组分析
细胞系、药物处理条件、RNA-seq方法和差异表达阈值
阅读提示:Methods: RNA-Seq; RNA-Seq Analysis
染色质分析
细胞系、药物处理条件、ATAC-seq方法和差异可及性阈值
阅读提示:Methods: ATAC-Seq; ATAC-Seq Analysis
BATF功能验证
细胞系、过表达或敲低方式、药物处理浓度、检测时间点
阅读提示:Methods: Cell Lines and Drugs; Results: BATF Proteins...; 图6图注