H1-0是白血病前期和B细胞急性淋巴细胞白血病中抑制性ETV6::RUNX1转录景观的特异性介质

H1-0 is a specific mediator of the repressive ETV6::RUNX1 transcriptional landscape in preleukemia and B cell acute lymphoblastic leukemia

作者信息Vera H Jepsen, Andrea Hanel, Daniel Picard, Rigveda Bhave, Rebecca Hasselmann, Juha Mehtonen, Julian Schliehe-Diecks, Carla-Johanna Kath, Vithusan Suppiyar, Yash Prasad, Katerina Schaal, Jia-Wey Tu, Nadine Rüchel, Ersen Kameri, Nan Qin, Herui Wang, Zhengping Zhuang, Rabea Wagener, Lena Blümel, Tobias Lautwein, Daniel Hein, David Koppstein, Gesine Kögler, Marc Remke, Sanil Bhatia, Merja Heinäniemi, Arndt Borkhardt, Ute Fischer
PMID40177616
发布时间2025-04
DOI10.1002/hem3.70116

实验完整度

高

包含hiPSC模型、细胞系实验、患者样本转录组分析及PDX药物筛选等多层级证据,并进行功能验证和机制研究。

主要模型

ETV6::RUNX1敲入hiPSC模型(HW8和ChiPSC12) ETV6::RUNX1+ BCP-ALL细胞系REH BCP-ALL患者来源异种移植(PDX)样本 293T细胞(用于报告基因实验)

重点核对

CRISPR/Cas9基因编辑中RUNX1 HDR模板的正确插入(通过PCR和Sanger测序验证) siRNA介导的H1-0敲低效率(REH细胞中约2.4倍RNA降低) Quisinostat处理浓度(1 μM)和持续时间(24小时) 药物联用实验中的浓度范围和细胞密度(如REH:6000细胞/孔,PDX:3000细胞/孔)

摘要

ETV6::RUNX1是儿科B细胞前体急性淋巴细胞白血病(BCP-ALL)中最常见的致癌融合基因,它诱导一种临床上无症状的白血病前期状态,该状态可在携带者体内持续超过十年,并可能在获得继发性损伤后进展为显性白血病。有助于ETV6::RUNX1+白血病前期细胞静止的机制仍不清楚。在本研究中,我们通过使用CRISPR/Cas9基因编辑工程化的人类诱导多能干细胞(hiPSC)模型,将连接组蛋白H1-0确定为ETV6::RUNX1+白血病前期状态的关键介质。全局基因表达分析显示,ETV6::RUNX1+ hiPSC中H1-0上调,并且在造血分化后得以保留。此外,1727例白血病患者样本的全转录组数据显示,与其他白血病亚型相比,ETV6::RUNX1+ BCP-ALL中H1-0水平显著升高。通过双荧光素酶启动子实验,我们表明ETV6::RUNX1诱导H1-0启动子活性。我们进一步证明,H1-0的耗竭特异性抑制ETV6::RUNX1特征基因,包括RAG1和EPOR。单细胞测序显示H1-0在静止的造血细胞中高表达。重要的是,H1-0蛋白水平与BCP-ALL细胞对组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACis)的敏感性相对应,并且使用诱导H1-0的HDACi Quisinostat的组合治疗与已建立的化疗药物显示出有希望的协同作用。总的来说,我们的数据确定H1-0是ETV6::RUNX1+转录组的关键调节因子,并表明添加Quisinostat可能有利于靶向无反应或复发的ETV6::RUNX1+ BCP-ALL。

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
ETV6::RUNX1+白血病前期细胞静止的机制是什么?连接组蛋白H1-0在此过程中扮演什么角色?
核心机制
ETV6::RUNX1通过间接机制(可能涉及H1-0启动子和CpG岛岸的DNA甲基化)上调H1-0表达,H1-0作为连接组蛋白促进染色质压缩,维持细胞静止,并介导ETV6::RUNX1的转录抑制特征。
主要证据
在ETV6::RUNX1+ hiPSC模型中RNA-seq和RT-qPCR显示H1-0上调;双荧光素酶报告基因实验表明ETV6::RUNX1激活H1-0启动子;siRNA敲低H1-0后,ETV6::RUNX1特征基因(如RAG1和EPOR)下调,细胞增殖增加,并激活TP53信号通路。
研究意义
H1-0是ETV6::RUNX1+ BCP-ALL的潜在治疗靶点,联合使用H1-0诱导剂Quisinostat与化疗药物(如柔红霉素或硼替佐米)可能对治疗无反应或复发的ETV6::RUNX1+ BCP-ALL有益。

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

构建ETV6::RUNX1敲入hiPSC模型

建立模拟ETV6::RUNX1+白血病前期的细胞模型,用于研究其转录和功能效应。

使用CRISPR/Cas9介导的RUNX1 HDR模板靶向ETV6内含子5,在两种hiPSC系(HW8和ChiPSC12)中敲入RUNX1外显子2-8,形成生理性表达的ETV6::RUNX1融合基因。验证了敲入的正确性(PCR和Sanger测序)和ETV6::RUNX1的表达水平(RT-qPCR和Western blot)。

2

体外造血分化及单细胞转录组分析

研究ETV6::RUNX1对早期造血谱系分化的影响,并验证H1-0表达在分化过程中的变化。

将hiPSC分化为造血祖细胞(HPC),进行scRNA-seq和流式细胞术分析,鉴定细胞类型和谱系分化轨迹,并检测H1-0表达。

3

验证ETV6::RUNX1对H1-0启动子的激活

确定ETV6::RUNX1是否直接或间接激活H1-0启动子。

克隆H1-0启动子区域(-351至+161)至荧光素酶报告载体,转染293T细胞,共表达ETV6::RUNX1或RUNX1,检测荧光素酶活性;另用Quisinostat处理检测启动子活性变化。

4

siRNA介导的H1-0敲低功能实验

评估H1-0在ETV6::RUNX1+ BCP-ALL细胞中的功能作用,特别是对基因表达和细胞周期的影响。

在REH细胞中通过siRNA敲低H1-0,进行RNA-seq、GSEA、细胞增殖和细胞周期分析,以及药物敏感性实验。

5

药物筛选和协同作用分析

评估HDACi(Quisinostat)与常规化疗药联合对ETV6::RUNX1+ BCP-ALL细胞的杀伤效果和协同作用。

使用384孔板进行药物组合筛选,检测细胞活力,计算ZIP协同分数,比较ETV6::RUNX1+和阴性样本的差异。

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
CytoTune-iPS 2.0仙台病毒重编程试剂盒Thermo Fisher ScientificA16517
pUC19质粒Addgene50005
pCW-Cas9质粒Addgene50661
StemPro Accutase 细胞解离液Thermo Fisher ScientificA1110501
Geltrex 基质胶Thermo Fisher ScientificA1413301
mTeSR Plus培养基STEMCELL Technologies--
Y-27632STEMCELL Technologies72304
嘌呤霉素Thermo Fisher ScientificA1113803
STEMdiff造血分化试剂盒STEMCELL Technologies05310
4D核转染系统Lonza--
SF溶液Lonza--
pGL4.22载体PromegaE6771
pGL4.73载体PromegaE6911
Xfect转染试剂Clontech Laboratories631317
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
JNJ-26481585 (Quisinostat)Selleck Chemicals--
AR-42Selleck Chemicals--
伏立诺他(SAHA)MedChem Express--
长春新碱----
柔红霉素----
硼替佐米----
CellTiter-Glo发光细胞活力检测试剂盒Promega--
流式细胞术抗体----

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
hiPSC构建
CRISPR/Cas9靶向序列、HDR模板设计、转染条件(细胞数、DNA量、电转程序)、筛选浓度(嘌呤霉素)
阅读提示:Methods: Molecular cloning of a RUNX1 HDR template, CRISPR/Cas9 editing of hiPSCs, Figure 1A
造血分化
hiPSC起始密度、分化培养基组分、时间点(12天)
阅读提示:Methods: In vitro differentiation of hiPSCs
H1-0敲低
siRNA序列、浓度(200 pmol)、转染方法(4D Nucleofector program DS-150)、处理时间(48小时)
阅读提示:Methods: siRNA-mediated H1-0 knockdown, Figure 6A-D
双荧光素酶报告基因实验
启动子片段(-351至+161)、质粒量(pGL4.22 500ng, Renilla 5ng, 表达质粒250ng)、细胞系(293T)、转染试剂(Xfect)
阅读提示:Methods: Dual-luciferase reporter assay, Figure 4B
药物筛选
药物浓度范围、细胞密度(6000或3000细胞/孔)、处理时间(72小时)、DMSO浓度(1:10,000)、协同评分方法(ZIP)
阅读提示:Methods: In vitro inhibitor treatments, Figure 7B