AML/MDS患者EZH2突变状态、拷贝数、蛋白表达与H3K27三甲基化的整合研究

Integrative study of EZH2 mutational status, copy number, protein expression and H3K27 trimethylation in AML/MDS patients

作者信息Julia Stomper, Ruth Meier, Tobias Ma, Dietmar Pfeifer, Gabriele Ihorst, Nadja Blagitko-Dorfs, Gabriele Greve, Dennis Zimmer, Uwe Platzbecker, Anne Hagemeijer, Ingrid Schmitt-Graeff, Michael Lübbert
PMID33845873
发布时间2021-04-12
DOI10.1186/s13148-021-01052-2

实验完整度

研究整合了EZH2突变、拷贝数、蛋白表达、H3K27me3水平及生存分析,但主要为描述性关联分析,缺乏功能验证实验。

主要模型

AML患者骨髓样本 MDS/MPN患者骨髓样本 骨髓单个核细胞 AML细胞系SKM-1和NB-4

重点核对

EZH2突变状态及变异等位基因频率 EZH2蛋白表达水平(IHC评分) H3K27me3水平(IHC百分比) 染色体7异常状态 总生存期及治疗方案

摘要

背景:EZH2基因突变在髓系肿瘤患者中反复出现,并与不良预后相关。我们旨在通过整合EZH2突变状态、伴随突变、EZH2拷贝数状态与EZH2蛋白表达、组蛋白H3K27三甲基化及EZH2启动子甲基化的数据,对58例患者(51例急性髓系白血病,7例骨髓增生异常或骨髓增殖性肿瘤)的EZH2遗传和表观遗传改变进行表征。结果:EZH2在6/51例急性髓系白血病患者(12%)和7/7例其他髓系肿瘤患者中发生突变。EZH2突变在7q缺失或丢失的患者中并未过度代表。在急性髓系白血病患者中,EZH2突变常与CEBPA(67%)、ASXL1(50%)、TET2和RAD21(各33%)突变共存。在携带EZH2突变的骨髓增生异常或骨髓增殖性肿瘤患者中,最常见的伴随突变是ASXL1(100%)、NRAS、RUNX1和STAG2(各29%)。EZH2突变与EZH2表达的显著降低相关(p=0.0002),这在染色体7畸变患者和染色体7完整患者中相似。在EZH2未突变患者中观察到EZH2蛋白表达与H3K27三甲基化之间存在关联(R2=0.2,p=0.01)。EZH2的单等位基因状态与EZH2启动子高甲基化无关。在多变量分析中,EZH2突变与死亡风险增加的趋势相关(风险比2.51 [95%置信区间0.87–7.25],p=0.09);同样,低EZH2表达与风险升高相关(风险比2.54 [95%置信区间1.07–6.04],p=0.04)。结论:AML/MDS中EZH2活性的扰动发生在不同的遗传和非遗传水平。低EZH2蛋白表达以及EZH2基因突变(趋势性)均预测接受标准化疗的AML患者总生存期较差。

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
EZH2突变、拷贝数改变、蛋白表达及H3K27三甲基化在AML/MDS患者中的相互关系及对预后的影响。
核心机制
EZH2突变导致EZH2蛋白表达降低,但H3K27me3水平与EZH2表达仅在野生型患者中相关;单等位基因丢失不引起启动子高甲基化。
主要证据
基于58例患者样本,通过NGS检测突变、FISH/SNP array分析拷贝数、IHC检测蛋白和H3K27me3、焦磷酸测序分析启动子甲基化,以及生存分析。
研究意义
EZH2突变和低表达与不良生存相关,评估EZH2表达可能补充常规分子谱分析。

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

患者队列与样本收集

建立包含AML和MDS/MPN患者的队列,用于分析EZH2遗传和表观遗传改变。

从单中心收集58例患者(51例AML,7例MDS/MPN)的骨髓活检和骨髓单个核细胞。

2

EZH2突变和拷贝数分析

确定EZH2突变状态、伴随突变及拷贝数变化。

使用NGS靶向测序panel检测54个基因突变,通过常规细胞遗传学、FISH和SNP array确定EZH2拷贝数状态。

3

EZH2蛋白和H3K27me3表达检测

评估EZH2蛋白表达和H3K27三甲基化水平及其与突变和拷贝数的关联。

通过免疫组化检测骨髓活检中EZH2和H3K27me3表达,并对5例AML患者样本和细胞系进行Western blot验证。

4

EZH2启动子甲基化分析

检验单等位基因丢失是否伴随启动子高甲基化。

对62例MDS/AML患者的骨髓单个核细胞进行亚硫酸氢盐焦磷酸测序,检测EZH2启动子区11个CpG位点甲基化。

5

生存分析

评估EZH2突变和蛋白表达对总生存期的影响。

计算总生存期,使用Kaplan-Meier曲线和对数秩检验比较不同组间生存差异,并进行Cox回归分析。

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
Illumina TruSight髓系测序panelIlluminaSan Diego, CA, USA
CytoScan HD阵列Affymetrix--
EZH2 (AC22)小鼠单克隆抗体#3147Cell Signaling Technology3147
组蛋白H3K27me3兔多克隆抗体#39155Active Motif39155
LDS样品缓冲液Novex--
还原剂Novex--
MES SDS电泳缓冲液Novex--
XCell SureLock电泳槽Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Millipore--
转膜缓冲液Novex--
EZH2抗体----
β-actin抗体----
H3抗体----
H3K27me3抗体----
IRDye二抗LI-COR--
Odyssey CLx成像系统LI-COR--
EZ DNA甲基化试剂盒Zymo ResearchIrvine, CA, USA
PyroMark Q96 MD系统QiagenHilden, Germany
M.SssINew England Biolabs--
SKM-1DSMZ--
NB-4DSMZ--

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
遗传分析
靶向测序panel的基因列表、EZH2突变类型及VAF、伴随突变、拷贝数分析技术
阅读提示:Methods中的'Genetic analyses'及表1-3
蛋白质表达分析
IHC评分标准、抗体克隆和稀释度、H3K27me3阳性核百分比、Western blot细胞系和患者样本
阅读提示:Methods中的'Immunohistochemistry'和'Fluorescent western blot'及图2、3
DNA甲基化分析
患者队列的疾病亚型和细胞遗传学、CpG位点、亚硫酸氢盐处理和焦磷酸测序条件
阅读提示:Methods中的'DNA methylation analysis'及图6
生存分析
AML患者治疗方案、随访时间、OS定义、统计调整因素
阅读提示:Results中的'AML patients with an EZH2 mutation or decreased EZH2 expression have inferior clinical outcome'及图4、5