甲基转移酶抑制剂恢复SATB1对小鼠皮肤T细胞淋巴瘤的保护活性

Methyltransferase inhibitors restore SATB1 protective activity against cutaneous T cell lymphoma in mice

作者信息Carly M Harro, Jairo Perez-Sanz, Tara Lee Costich, Kyle K Payne, Carmen M Anadon, Ricardo A Chaurio, Subir Biswas, Gunjan Mandal, Kristen E Rigolizzo, Kimberly B Sprenger, Jessica A Mine, Louise C Showe, Xiaoqing Yu, Kebin Liu, Paulo C Rodriguez, Javier Pinilla-Ibarz, Lubomir Sokol, Jose R Conejo-Garcia
PMID33270606
发布时间2021-02
DOI10.1172/JCI135711

实验完整度

包含条件性敲除小鼠模型、细胞系实验、患者样本验证、ChIP-seq/ChIP-PCR、药物处理及功能回复实验,涵盖体内外和分子机制验证。

主要模型

CD11cCreSatb1fl/flRosa26N1-ICD三转基因小鼠 CD4CreERT2Satb1fl/flRosa26N1-ICD三转基因小鼠 HuT78 Sézary细胞系 Sézary综合征患者原代CD4+CD26–细胞

重点核对

Satb1敲除与Notch1过表达协同驱动T细胞淋巴瘤(CD11cCre模型) Stat5磷酸化依赖于Satb1缺失和Notch激活的协同 SATB1启动子区H3K9me3和H3K27me3富集(HuT78和患者细胞) SUV39H1/2抑制剂(chaetocin, F5446)恢复SATB1表达并抑制细胞增殖 SATB1恢复降低原代Sézary细胞增殖

摘要

皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)病因尚不清楚,且没有已知的治愈方法。利用条件性敲除小鼠,我们发现敲除基因组组织者特殊AT富集序列结合蛋白1(Satb1)可导致成熟的、皮肤归巢的、Notch激活的CD4+和CD8+ T细胞恶性转化为进行性致死性淋巴瘤。机制上,Satb1抑制成熟T细胞中Stat5的磷酸化和皮肤归巢趋化因子受体的表达。值得注意的是,甲基转移酶依赖的表观遗传抑制SATB1在人Sézary综合征中普遍存在,但在其他外周T细胞恶性肿瘤中并未普遍存在。H3K27和H3K9三甲基化封闭了Sézary细胞中的SATB1启动子,而抑制SUV39H1/2甲基转移酶(不同于EZH2抑制)恢复了保护性SATB1表达,并选择性地抑制了原代Sézary细胞的生长,效果优于罗米地辛。因此,抑制沉默SATB1的甲基转移酶可能解决蕈样肉芽肿/Sézary综合征(一组无法治愈的疾病)患者未满足的需求。

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
SATB1表达下调是否以及如何促进皮肤T细胞淋巴瘤的发生,以及能否通过表观遗传药物恢复SATB1来治疗CTCL?
核心机制
Satb1缺失协同Notch1激活通过促进Stat5磷酸化和上调皮肤归巢趋化因子受体(如CCR4)驱动成熟T细胞恶性转化;人Sézary细胞中SATB1启动子被H3K27me3和H3K9me3封闭,抑制SUV39H1/2可恢复SATB1表达并抑制恶性细胞增殖。
主要证据
条件性敲除小鼠模型(CD11cCre和CD4CreERT2)证明Satb1缺失协同Notch激活导致致死性T细胞淋巴瘤,伴随Stat5磷酸化增强和CCR4上调;人Sézary细胞和患者样本显示SATB1启动子H3K27me3/H3K9me3富集,SUV39H1/2抑制剂恢复SATB1并抑制细胞生长。
研究意义
该研究提供了CTCL发病机制的新见解,并提示靶向SUV39H1/2甲基转移酶恢复SATB1表达可能成为晚期CTCL患者的潜在治疗策略。

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

构建Satb1缺失与Notch激活的转基因小鼠模型

验证Satb1缺失协同Notch1过表达是否导致T细胞淋巴瘤

利用CD11cCre和CD4CreERT2系统在成熟T细胞中条件性敲除Satb1并表达Notch1细胞内域(N1ICD),观察小鼠生存和器官病变。

2

分析T细胞恶性转化和皮肤浸润

确定Satb1缺失是否促进T细胞恶性转化和皮肤归巢

通过流式细胞术、组织学和免疫组化检测外周血和皮肤中T细胞亚群及CD3+浸润。

3

机制研究:Stat5信号和趋化因子受体

阐明Satb1缺失驱动恶性转化的分子机制

Western blot检测Stat5和p-Stat5水平,ELISA检测IL-2分泌,流式检测CCR4表达。

4

人体样本SATB1表达分析

验证SATB1下调是否特异于CTCL(Sézary综合征)而非其他PTCL

收集T-LGL、T-PLL和Sézary患者骨髓和外周血样本,通过流式检测SATB1水平。

5

表观遗传机制:ChIP分析SATB1启动子

确定SATB1沉默的表观遗传修饰

对HuT78、Jurkat、RAJI细胞进行ChIP-seq和ChIP-PCR,检测SATB1启动子区域H3K27me3、H3K9me3和H3K27ac的富集。

6

药物处理恢复SATB1并抑制细胞增殖

评估表观遗传药物对SATB1表达和细胞存活的影响

用EZH2抑制剂GSK126、SUV39H1/2抑制剂chaetocin和F5446、HDAC抑制剂romidepsin处理HuT78细胞和原代Sézary细胞,检测细胞活性、SATB1表达和凋亡。

7

SATB1功能回复实验

验证恢复SATB1是否抑制Sézary细胞增殖

用逆转录病毒在原代Sézary细胞中异位表达SATB1,检测p-STAT5水平和细胞增殖。

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
CD11cCre小鼠Taconic4196M
Cre-ERT2小鼠Jackson LabsJax 022356
他莫昔芬MilliporeSigmaT5648
玉米油MilliporeSigmaC8267
人血清MilliporeSigmaH5667
青霉素/链霉素Lonza17-602E
白细胞介素-2Peprotech200-02
白细胞介素-7Peprotech200-07
人CD4+ T细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies17952
Release人PE阳性分选试剂盒STEMCELL Technologies17654
L-谷氨酰胺MilliporeSigmaG7513
人记忆CD4+ T细胞富集试剂盒STEMCELL Technologies19157
抗人CD3/抗人CD28 DynabeadsGibco1132D
Phoenix-AMPHO细胞ATCCCRL-321
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000001
pBMN-I-GFP载体GenScript Biotech--
Retronectin----
HuT78细胞系ATCCTIB-161
Jurkat细胞系ATCCTIB-152
K562细胞系ATCCCCL-243
RAJI细胞系ATCCCCL-86
GSK126Cayman Chemical15415
毛壳素Abcamab144534
罗米地辛SelleckS3020-5mg
F5446----
MTT试剂MilliporeSigmaM2128-1G
酶标仪Bio-Rad--
Zombie yellow活力染料BioLegend--
转录因子染色缓冲液套装Thermo Fisher Scientific--
抗p-STAT5抗体Cell Signaling TechnologyD47E7
抗STAT5抗体Cell Signaling TechnologyD2O6Y
抗β-肌动蛋白抗体Thermo Fisher ScientificBA3R
抗Satb1抗体BD Biosciences14
Dynabeads未接触小鼠T细胞试剂盒Invitrogen11413D
CellTrace Violet细胞示踪染料InvitrogenC34571
APC膜联蛋白V凋亡检测试剂盒BioLegend640932
碘化丙啶BioLegend421301
细胞染色缓冲液BioLegend420201
膜联蛋白V结合缓冲液BioLegend422201
即用型免疫组化/免疫细胞化学试剂盒BioVision501119739
抗CD3抗体Abcam--
Permount封片剂Thermo Fisher ScientificSP15-100
吉姆萨染液MilliporeSigma48900
Aperio ScanScope AT2扫描仪Leica Biosystems--
RIPA裂解液Pierce--
蛋白酶抑制剂Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
PVDF膜Millipore--
SYBR Green荧光染料----
7500 Fast实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
抗H3K27me3抗体Cell Signaling TechnologyC36B11
抗H3K9me3抗体Abcamab8898
抗H3K27ac抗体Abcamab4729
对照IgGCell Signaling 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
动物模型
小鼠基因型(CD11cCre或CD4CreERT2, Satb1fl/fl, Rosa26N1-ICD),他莫昔芬给药剂量和时间
阅读提示:Methods: Animals and human samples; Figure legends 1和4
细胞培养
细胞系(HuT78, Jurkat, RAJI)、培养条件(培养基、血清浓度)、处理浓度和时间(GSK126, chaetocin, F5446, romidepsin)
阅读提示:Methods: Cell lines and MTT assays; Figure 6
表观遗传分析
ChIP抗体(H3K27me3, H3K9me3, H3K27ac)、ChIP引物序列、细胞处理条件
阅读提示:Methods: q-PCR and ChIP; Figure 6
患者样本
Sézary患者入组标准(肿瘤负荷)、样本来源(骨髓或外周血)、处理条件(IL-2浓度等)
阅读提示:Methods: Animals and human samples; Figure 5和7
功能回复实验
逆转录病毒转导效率、SATB1表达水平、增殖检测时间和条件
阅读提示:Methods: Retroviral transduction; Figure 7