一种生态位驱动的机制决定骨髓恶性肿瘤的反应性和不依赖突变的新治疗方法

A niche driven mechanism determines response and a mutation-independent therapeutic approach for myeloid malignancies.

作者信息Ioanna Mosialou, Abdullah M Ali, Rossella Labella, Brygida Bisikirska, Alvaro Cuesta-Dominguez, Paraskevi Vgenopoulou, Ismarc Reyes, Sanjana M Rao, Anqi Wang, Na Luo, Marta Galan-Diez, Junfei Zhao, Brian J Chernak, Jan Philipp Bewersdorf, Kazuya Fukasawa, Jiayu Su, Jason Higa, Rachel A Adams, Adam L Corper, Sergey Pampou, Catherine M Woods, Xiaomin Fan, Roshan P Shah, Julie Feldstein, Na Liu, Cui Liang, Maël Heiblig, Steven Kornblau, Guillermo Garcia-Manero, Ellin Berman, Joseph G Jurcic, Raul Rabadan, Azra Raza, Stavroula Kousteni
PMID40154481
发布时间2025-06-09
DOI10.1016/j.ccell.2025.03.007

实验完整度

研究包含患者样本分析(305例骨髓活检)、ATRA治疗患者转录组数据分析、基因工程小鼠模型(βcat(ex3)osb)体内疗效验证、小鼠模型功能验证(造血恢复、生存期延长)和机制研究(RARα敲除、抗JAG1抗体)等多层级验证。

主要模型

βcat(ex3)osb转基因小鼠(成骨细胞β-catenin组成性激活诱导MDS/AML模型) MDS/AML患者骨髓样本(成骨细胞及CD34+细胞) 患者来源的骨髓间充质干细胞共培养体系 MLL-AF9小鼠AML模型

重点核对

βcat(ex3)osb小鼠模型中ATRA给药剂量(5mg/kg,每周两次,皮下注射) ATRA治疗后小鼠外周血细胞计数(RBC、血小板、WBC)恢复情况 抗JAG1抗体D1对βcat(ex3)osb小鼠生存期的影响(3mg/kg,每周一次) 患者样本中成骨细胞β-catenin激活水平与ATRA治疗反应的相关性

摘要

Myeloid cancers such as myelodysplastic syndromes (MDS) and acute myeloid leukemia (AML) remain resistant to standard of care (SOC) and targeted therapies. In this study, we demonstrate that responsiveness to therapy is associated with activation of β-catenin-JAG1 in osteoblastic cells of patients treated with all-trans-retinoic acid (ATRA). ATRA suppresses β-catenin activity in patients and leukemic mice. Consequently, it inhibits the growth and survival of MDS/AML cells from patients with active β-catenin-JAG1 signaling and promotes their differentiation. This occurs independently of cytogenetics and mutational profile. ATRA also improves disease outcome in mice with no evidence of relapse and a superior safety profile to SOC. A human anti-JAG1 antibody improves efficacy in leukemic mice and patient-derived MDS/AML cells. β-catenin activation provides an explanation for the differential response to ATRA and a mechanistic biomarker for ATRA repurposing in myeloid malignancies, potentially evading relapse and extending across a broad range of cancers.

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
成骨细胞中β-catenin-JAG1信号的激活是否决定骨髓恶性肿瘤患者对ATRA治疗的反应性,并可作为治疗靶点?
核心机制
ATRA通过抑制成骨细胞中β-catenin的核活性,下调其下游靶基因JAG1,从而阻断JAG1-Notch信号,抑制白血病细胞生长并促进分化。
主要证据
患者样本分析显示,ATRA治疗反应与基线成骨细胞β-catenin激活显著相关;βcat(ex3)osb小鼠中ATRA治疗逆转血细胞减少、延长生存期;RARα在成骨细胞中敲除后ATRA的疗效消失。
研究意义
研究表明成骨细胞β-catenin激活可作为预测ATRA疗效的生物标志物,并为约40%的MDS/AML患者提供潜在的治疗策略,该策略不依赖于细胞遗传学和突变谱。

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

患者队列分析

评估MDS和AML患者成骨细胞中β-catenin激活水平及其与生存的关系。

对305例MDS/AML患者和21例健康对照的骨髓样本进行流式或免疫组化检测核β-catenin,并分析生存数据。

2

ATRA对成骨细胞β-catenin的抑制作用

验证ATRA是否直接抑制成骨细胞中β-catenin的核活性及其机制。

用Wnt-3a处理小鼠和人类原代成骨细胞,随后加入ATRA,检测β-catenin核定位、转录活性、靶基因表达等。

3

患者ATRA治疗反应分析

检验ATRA治疗反应与成骨细胞β-catenin激活及Notch信号的相关性。

分析公开RNA-seq数据(ATRA+TCP和ATRA+VPA临床试验)以及ATRA联合治疗患者骨髓活检样本。

4

βcat(ex3)osb小鼠模型评价

在转基因小鼠模型中评估ATRA对成骨细胞β-catenin驱动的MDS/AML的治疗效果。

对βcat(ex3)osb小鼠(10天龄)给予ATRA治疗,监测血液学参数、免疫表型、存活率等。

5

ATRA作用的细胞特异性验证

确定ATRA疗效是否通过成骨细胞中的RARα介导。

在βcat(ex3)osb小鼠中敲除成骨细胞的RARα(βcat(ex3)osb;RARαosb−/−),并给予ATRA治疗,观察疗效是否消失。

6

抗JAG1抗体研究

评估靶向JAG1的抗体对βcat(ex3)osb小鼠的治疗效果及对患者来源细胞的作用。

使用抗JAG1抗体(D1)处理βcat(ex3)osb小鼠,监测血液学恢复和生存期;同时用患者细胞共培养体系测试D1和ATRA的疗效。

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
全反式维甲酸SigmaR2625
阿糖胞苷SigmaC3350000
多柔比星SigmaD2975000
5-氮杂胞苷StemCell Technologies72012
抗JAG1抗体(D1)AvantGen Inc--
MEM-α培养基Corning10-009-CV
RPMI 1640培养基Thermo Fisher Scientific30-2001
胎牛血清Gibco10-082-147
GlutaMAX添加剂Gibco35-050-061
青霉素-链霉素Corning30-004-CI
重组小鼠Wnt-3aR&D1324-WNP
重组人Wnt-3aR&D5035-WNP
MG-132蛋白酶体抑制剂Sigma-AldrichM7449
TruStain FcX(小鼠)Biolegend101320
TruStain FcX(人)Biolegend422302
固定/破膜缓冲液Invitrogen00-5123-43
破膜缓冲液Invitrogen00-833356
可固定活力染料eFluor 450Invitrogen65-0863-18
细胞分级分离试剂盒Cell Signaling Technology9038
Bio-Rad DC蛋白定量试剂盒Bio-Rad500-0116
UbiTest-磁珠TUBE洗脱试剂盒LifeSensorsUM414M
Trizol试剂Invitrogen15596026
AllPrep DNA/RNA微量提取试剂盒Qiagen80284
PowerUP SYBR Green预混液Applied BiosystemsA25742
Click-iT Edu细胞增殖检测试剂盒InvitrogenC10337
AnnexinV-Pacific Blue/Sytox AADvanced凋亡检测试剂InvitrogenA35136
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE2920
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000015
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778150
靶向RARα的ON-TARGETplus SMARTpool siRNADharmaconL-047625-02-0005
靶向RARγ的ON-TARGETplus SMARTpool siRNADharmaconL-040974-00-0005
靶向Siah1的ON-TARGETplus SMARTpool siRNADharmaconL-044891-01-0005
靶向Trim33的ON-TARGETplus SMARTpool siRNADharmaconL-063673-01-0005
靶向c-Cbl的ON-TARGETplus SMARTpool siRNADharmaconL-040165-01-0005
谱系细胞去除试剂盒MACS130-092-211
T细胞去除试剂盒Miltenyi Biotec130-094-973
B细胞去除试剂盒Miltenyi Biotec130-090-862
StemSpan SFEM-II培养基StemCell Technologies09605
HSC扩增添加剂Miltenyi Biotec130-100-843
StemSpan红系扩增添加剂StemCell02692
StemSpan髓系扩增添加剂StemCell02693
BLOXALL封闭液Vector LabsSP-6000
正常山羊血清VectastainS-1012-50
VECTASTAIN Elite ABC试剂VectastainPK-7100
DAB底物VectastainSK-4100
苏木素QSVector LabsH-3404
DAPI染料Sigma-AldrichD9542
鬼笔环肽-iFluor 647Abcamab176759
尿素Sigma-AldrichU5128
蔗糖Sigma-AldrichS7903
Triton X-100Sigma-AldrichT8787
猪皮明胶Sigma-AldrichG1890
Fluoromont-G封片剂Invitrogen00-4958-02
β-Catenin抗体(用于免疫组化)Cell Signaling2677
β-Catenin抗体(用于免疫组化)Cell Signaling9587
HEY1抗体Abcamab154077
Runx2抗体Abcamab192256
活化β-Catenin抗体Cell Signaling Technology8814
总β-Catenin抗体Cell Signaling Technology9562
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
β-actin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology4499
CD45抗体eBioscience45-0451-80
Ter119抗体Biolegend116206
CD71抗体BD Biosciences553267
CD41抗体eBioscience25-0411
CD11b抗体eBioscience17-0112
Gr1抗体Invitrogen12-5931
B220抗体eBioscience12-0452
CD19抗体eBioscience11-0193
CD4抗体BD Pharmingen553051
CD8a抗体BD Biosciences560471
谱系抗体混合物BD Pharmingen51-9006964
c-Kit抗体BD Pharmingen553356
Ly6A/E抗体BD Biosciences558162
CD48抗体Biolegend103432
CD150抗体Invitrogen11-1502-82
FcγRII/III抗体eBioscience12-0161-82
CD34抗体eBioscience11-0341-82
人CD34抗体eBioscience48-0349-42
人JAG1抗体R&DFAB1277F
人谱系抗体混合物BioLegend348805
Runx2抗体(人)Santa Cruz Biotechnologysc-10758
骨钙素抗体(人)Santa Cruz Biotechnologysc-18319
活化β-Catenin抗体(人)Cell Signaling13537S
血型糖蛋白A抗体BD Biosciences555570
Band 3抗体Miltenyi Biotec130-119-780
CD11b抗体(人)Thermo Fisher Scientific17-0118-42
CD15抗体BD Pharmingen560828

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
患者成骨细胞β-catenin检测
成骨细胞鉴定标记物(RUNX2、Ocn),β-catenin活化检测方法(流式细胞术/免疫组化),β-cathigh定义(各队列上四分位数),样本量(305例患者,21例对照)
阅读提示:STAR Methods部分“Patient samples and stratification”
ATRA处理细胞实验
原代成骨细胞分离方法(小鼠颅盖骨、人骨外植体),Wnt-3a处理浓度(20ng/ml)和时间(3h),ATRA浓度(1μM)和时间(3h),MG-132预处理(10μM,2h)
阅读提示:STAR Methods部分“Cell culture and treatment”和“ATRA treatment”
ATRA治疗小鼠实验
小鼠品系(βcat(ex3)osb),给药方式(皮下注射),剂量(5mg/kg),频率(前2个月每周2次,之后每周1次),治疗时长(6个月),对照(赋形剂)
阅读提示:STAR Methods部分“Mice treatment”
抗JAG1抗体治疗小鼠实验
抗体D1(来自AvantGen),给药方式(皮下注射),剂量(3mg/kg),频率(每周1次),治疗时长(3个月),对照组(IgG)
阅读提示:STAR Methods部分“Mice treatment”
患者细胞共培养实验
患者BM-MNC(去谱系)与BM-MSC共培养比例(1500细胞/孔,384孔板),D1浓度(20nM),ATRA浓度(1μM),处理时间(24小时或7天分化),分化条件(红系/髓系添加剂)
阅读提示:STAR Methods部分“Co-cultures”