转座元件塑造正常和白血病造血中的干性

Transposable elements shape stemness in normal and leukemic hematopoiesis

作者信息Giacomo Grillo, Bettina Nadorp, Aditi Qamra, Bryce Drylie, Amanda Mitchell, Christopher Arlidge, Ankita Nand, Naoya Takayama, Alex Murison, Seyed Ali Madani Tonekaboni, Komaldeep Kaur Kang, Andrea Arruda, Jean C Y Wang, Mark D Minden, Özgen Deniz, Héléna Boutzen, John E Dick, Mathieu Lupien
PMID42082719
期刊Nat Genet
发布时间2026-05
DOI10.1038/s41588-026-02585-z

实验完整度

包含ATAC-seq、ChIP-seq/cistrome分析、CRISPRi功能实验、异种移植和患者生存分析等多个独立证据层级,并有功能验证和机制验证。

主要模型

OCI-AML22细胞系 OCI-AML3细胞系 MOLM13细胞系 患者AML样本(包括LSC+和LSC-分选群体)

重点核对

T细胞亚群的分选策略:CD34和CD38表达 ATAC-seq分析中的TE亚家族定量方法(ChromVAR) CRISPRi介导的LTR12C染色质编辑 患者队列的生存分析(LSCTE121评分)

摘要

尽管大多数急性髓系白血病(AML)患者在接受诱导化疗后达到完全缓解,但三分之二的患者在5年内复发。AML遵循由白血病干细胞(LSC)维持的细胞层级,LSC驱动肿瘤进展和复发。关于驱动LSC干性特征的遗传决定因素知之甚少。通过识别跨LSC、造血干细胞及其下游后代的染色质可及性变异,我们确定了转座元件(TE)是原始与成熟群体的遗传决定因素。121个TE亚家族的可及性将LSC与成熟白血病细胞区分开来,并根据干性和生存期对AML患者进行分层。功能实验揭示这些TE亚家族作为基因组拓扑调节因子或谱系特异性转录因子(包括LSC中的LYL1)的停靠位点。染色质编辑确立了LTR12C元件的可及性对维持LSC干性的必要性。因此,TE调节原始与成熟细胞状态,不同亚家族分别支撑正常与白血病干细胞的干性。

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
转座元件(TE)是否以及如何调控正常和白血病造血中的干细胞干性特征?
核心机制
可及的TE亚家族作为转录因子和基因组拓扑调节因子的停靠位点,调控下游基因表达和染色质结构,从而维持LSC干性。
主要证据
通过ATAC-seq分析TE亚家族可及性差异,结合LOLA和GIGGLE分析发现TE结合转录因子,CRISPRi抑制LTR12C可降低LSC比例,患者生存分析显示LSCTE121评分与生存相关。
研究意义
揭示了转座元件作为干细胞干性决定因素的新功能,为AML风险分层和治疗提供了潜在的靶点。

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

识别正常造血中TE亚家族的可及性差异

确定TE亚家族是否区分正常造血干细胞和成熟细胞

对正常造血细胞群体(包括HSPCs和成熟细胞)进行ATAC-seq,并利用ChromVAR计算TE亚家族富集分数。

2

鉴定LSC相关TE亚家族

确定TE亚家族是否区分LSC+和LSC-白血病细胞以及正常HSPCs

对AML患者分选的LSC+和LSC-群体进行ATAC-seq,比较TE亚家族可及性,并与正常群体比较。

3

验证TE亚家族与转录因子的结合

确定TE亚家族是否与LSC相关转录因子结合

利用ReMap cistrome数据库和LOLA分析,检测TE亚家族中转录因子结合位点的富集;使用GIGGLE进行独立验证。

4

验证TE亚家族在维持干性中的功能

确定TE亚家族的可及性是否对LSC干性至关重要

使用CRISPRi抑制LTR12C元件可及性,检测对染色质状态和细胞表型的影响。

5

评估TE相关评分对患者预后的影响

确定LSCTE121评分是否可用于AML患者风险分层

在3个独立AML队列中进行ATAC-seq,计算LSCTE121评分,并与LSC17评分比较,进行生存分析。

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
X-VIVO 10培养基LonzaBE04-380Q
BIT 9500血清替代物STEMCELL Technologies09500
GlutaMAX添加剂Thermo Fisher Scientific35050061
PrimocinInvivoGen--
干细胞因子Miltenyi Biotech130-096-696
白细胞介素3Miltenyi Biotech130-095-069
促血小板生成素Peprotech300-18
Fms样酪氨酸激酶3配体Peprotech300-19B
白细胞介素6Miltenyi Biotech130-093-934
粒细胞集落刺激因子Miltenyi Biotech130-093-861
RPMI 1640培养基Gibco21875-034
抗生素-抗真菌剂Gibco15240062
胎牛血清Life Technologies--
pVSVg质粒Addgene--
pCMVR8.74质粒Addgene--
pHR-SFFV-KRAB-dCas9-P2A-mCherry质粒Addgene60954
Lenti-X浓缩器Takara631232
聚乙烯亚胺----
XtremeGENE转染试剂Merck6366244001
pKLV-U6gRNA(BbsI)-PGKpuro2ABFP质粒Addgene50946
聚凝胺----
LentiBOOST转导增强剂Mayflower BiosciencesSB-P-LV-101-03
CD38-PeCy7抗体BD335790
H3K27ac抗体Active Motif39034
H3K9me3抗体DiagenodeC15410193
IgG对照Abin101961--
pAG-MNase----
伴刀豆球蛋白A磁珠----
NEBNext Ultra II DNA文库制备试剂盒New England Biolabs--
抗Cas9抗体DiagenodeC15200203
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
FACSAria II流式细胞分选仪BD--
MoFlo Astrios流式细胞分选仪Beckman Coulter--
Symphony流式细胞分析仪BD--
Agilent 4200 TapeStationAgilent--
ProteinSimple Jess全自动蛋白分析系统Bio-Techne--
Bioruptor 300超声破碎仪Diagenode--

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
患者样本与细胞分选
样本来源、伦理批准、CD34和CD38表达分选方案、LSC功能验证的异种移植方法
阅读提示:Methods: Patient samples, Cell sorting and xenotransplantation assay
ATAC-seq
起始细胞数量(50,000)、测序读长(50-bp单端或双端)、比对到hg38、峰值调用参数(MACS2)、TE定量方法(ChromVAR)
阅读提示:Methods: Bulk ATAC-seq, TE enrichment in accessible chromatin analysis
转录因子结合分析
cistrome数据集(ReMap)、LOLA分析参数、GIGGLE参数、motif富集分析工具(HOMER)
阅读提示:Methods: Transcription factor cistromes and motifs enrichment analysis
CRISPRi实验
细胞系(OCI-AML3、OCI-AML22)、gRNA设计(Repguide)、转导方法、dCas9-KRAB表达、LTR12C靶向效率、检测时间点
阅读提示:Methods: CRISPRi experiments in OCI-AML3, Generation of dCas9-KRAB (CRISPRi) OCI-AML22 and transduction with LTR12C or control vectors, Design of guide RNAs targeting TEs
生存分析
LSCTE121评分计算方法(Stouffer's method)、患者队列(cohort1-3)、LSC17评分定义、Kaplan-Meier分析参数
阅读提示:Methods: Survival analysis, LSC17 scores