RARG重排在类似急性早幼粒细胞白血病的急性髓系白血病中的致癌作用

Oncogenic role of RARG rearrangements in acute myeloid leukemia resembling acute promyelocytic leukemia.

作者信息Feng Wang, Luyao Zhao, Yun Tan, Xufeng Cen, Huan Gao, Huimin Jiang, Ying Liu, Yunxuan Li, Tingting Zhang, Chenxi Zhao, Ting Shi, Guilin Xu, Churan Wang, Jiong Hu, Xia Li, Ya-Zhen Qin, Kankan Wang, Hong-Hu Zhu, Ke Li
PMID39805831
发布时间2025-01-13
DOI10.1038/s41467-024-55047-7

实验完整度

高

文献包含多层级实验:体外hCD34+细胞功能与机制实验、小鼠模型(Cpsf6::rargcKI、Wt1F/+CreMx-1移植模型)、PDX模型及患者样本验证,并整合ChIP-seq、RNA-seq、ATAC-seq等组学数据。

主要模型

人CD34+造血干祖细胞 U937细胞系 Cpsf6::rarg敲入小鼠模型 Wt1F/+CreMx-1;X::RARG移植小鼠AML模型 CPSF6::RARG患者来源异种移植(PDX)模型

重点核对

RARG融合过表达对hCD34+细胞增殖、自我更新和髓系分化的影响 Wt1单倍剂量不足与RARG融合协同诱导AML的剂量和时间 BCL2和ATF3在RARG-AML维持中的功能验证(敲低/敲除) 药物(venetoclax、HHT、daunorubicin)的体内治疗效果及给药方案 小鼠模型中的poly(I:C)诱导Wt1敲除方案和移植细胞数量

摘要

具有维甲酸受体γ(RARG)重排的急性髓系白血病(AML)表现出类似于急性早幼粒细胞白血病的形态学特征,但与耐药和不良临床结局相关。然而,RARG融合在白血病发生中的作用的机制仍然难以捉摸。在这里,我们显示RARG融合通过上调BCL2和ATF3破坏髓系分化并促进造血干细胞和祖细胞(HSPC)的增殖和自我更新。RARG融合的过表达导致白血病前期表型,但未能诱导致癌转化。然而,RARG融合与杂合性Wt1缺失的共存通过激活MYC和HOXA9/MEIS1靶标诱导完全外显的AML。利用Connectivity Map资源和高通量筛选,我们确定维奈托克、高三尖杉酯碱和柔红霉素作为RARG-AML的潜在治疗选择。总的来说,我们的发现为RARG融合调控的分子机制以及WT1缺失增强的AML发展提供了关键见解,并为RARG-AML提出了一种合理的治疗策略。

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
RARG融合在AML发生发展中的作用机制,以及其与WT1缺失的协同作用;寻找针对RARG-AML的潜在治疗策略。
核心机制
RARG融合通过转录激活BCL2和ATF3,抑制髓系分化并促进HSPC增殖和自我更新;RARG融合与Wt1单倍剂量不足协同激活MYC和HOXA9/MEIS1靶标,诱导完全外显的AML。
主要证据
体外hCD34+细胞功能实验、ChIP-seq/RNA-seq/ATAC-seq整合分析、小鼠移植模型、PDX模型以及药物敏感性实验。
研究意义
揭示了RARG融合驱动的AML分子机制,并提出了venetoclax、高三尖杉酯碱和柔红霉素作为潜在治疗选择,为RARG-AML的靶向治疗提供了理论依据。

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

RARG融合的功能表征

评估RARG融合对hCD34+细胞增殖、自我更新和髓系分化的影响。

在hCD34+细胞中过表达RARG融合(CPSF6::RARG、NUP98::RARG等),检测细胞生长曲线、集落形成能力和免疫表型标记(CD45、CD33、CD34、CD66b、CD11b)。

2

转录调控机制解析

阐明RARG融合对下游靶基因的转录调控机制。

通过ChIP-seq、RNA-seq、ATAC-seq和CUT&Tag分析RARG融合在全基因组上的结合位点及对染色质可及性和组蛋白修饰的影响;通过荧光素酶报告基因实验验证对ATF3、BCL2等靶基因的转录激活或抑制。

3

BCL2和ATF3的功能验证

验证BCL2和ATF3在RARG-AML细胞维持中的作用。

在U937细胞和hCD34+细胞中敲低或敲除BCL2或ATF3,检测细胞凋亡、分化和集落形成能力;在患者来源的NUP98::RARG原始细胞中也进行敲低实验,并评估长期培养起始细胞(LTC-IC)的形成。

4

体内小鼠模型验证

评估RARG融合在体内对造血和白血病发生的影响。

构建Cpsf6::rarg敲入小鼠(Cpsf6::rargcKI),分析造血细胞比例;将Cpsf6::rargcKI骨髓细胞移植到致死照射小鼠,观察白血病表型;通过Wt1F/+CreMx-1;X::RARG移植模型诱导AML,并检测Bcl2/Atf3表达和信号通路激活。

5

治疗药物筛选与验证

筛选并验证针对RARG-AML的潜在治疗药物。

使用高通量筛选(HTS)和Connectivity Map(C-MAP)分析鉴定潜在药物;在细胞系、原代细胞以及小鼠模型和PDX模型中验证venetoclax、高三尖杉酯碱和柔红霉素的抗白血病效果。

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
RPMI 1640培养基未明确说明--
胎牛血清Invitrogen--
DMEM培养基未明确说明--
青霉素-链霉素未明确说明--
嘌呤霉素Gibco--
聚乙烯亚胺Polysciences Inc.--
Retro-X浓缩液Takara Bio631455
Lenti-Pac慢病毒浓缩液GeneCopoeiaLT007
CD34磁珠分选试剂盒Miltenyi Biotec130-046-702
StemSpan SFEM II培养基Stemcell09655
StemSpan CD34+扩增补充物Stemcell02691
UM729Stemcell72332
人干细胞因子Peprotech300-07-10
人血小板生成素PeprotechAF-300-18-10
人粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子Peprotech300-03-5
人Flt3配体Peprotech300-19-10
人白细胞介素-6Peprotech200-06-20
人白细胞介素-3Peprotech200-03-10
细胞核转染试剂盒VLONZAVCA-1003
双荧光素酶检测试剂盒PromegaE1910
抗Bcl-2抗体CST4223
抗Bcl-xL抗体CST2764
抗Mcl-1抗体CST5453
抗Bcl-w抗体CST2724
抗ATF3抗体Abcamab207434
抗GAPDH抗体ZSGB-BIOTA-08
抗RARG抗体Abcamab187159
抗RXRA抗体Abcamab125001
抗NCOR2抗体Abcamab24551
抗HDAC3抗体CST3949
抗mSin3A抗体Abcamab307197
抗CPSF6抗体Abcamab175237
抗P300抗体CST54062
抗HA抗体CST3724
抗Flag抗体CST14793
抗GFP抗体Abcamab290
抗Myc标签抗体MBL562
抗DDDDK标签抗体MBLPM020
抗HA标签抗体MBL561
抗His标签抗体MBLPM032
PE抗小鼠B220抗体Biolegend103207
APC/Cyanine7抗小鼠CD3抗体Biolegend100221
APC抗小鼠Gr-1抗体Biolegend108411
PerCP/Cyanine5.5抗小鼠/人CD11b抗体Biolegend101227
PE/Cyanine7抗小鼠c-kit抗体Biolegend135111
PE抗小鼠Lineage抗体Biolegend13303
FITC抗小鼠Lineage鸡尾酒抗体Biolegend133302
PerCP/Cyanine5.5抗小鼠Ly6A/E (Sca-1)抗体Biolegend108121
APC/Cyanine7抗小鼠CD48抗体Biolegend103431
APC/Cyanine7抗小鼠CD16/32抗体Biolegend101327
APC/Cyanine7抗小鼠CD34抗体Biolegend128621
APC抗小鼠CD150抗体Biolegend162604
APC抗小鼠CD34抗体Biolegend128611
APC抗小鼠CD16/32抗体Biolegend101325
APC抗人CD33抗体BioLegend366605
PE抗人CD66b抗体BioLegend305105
PE/Cyanine7抗人CD45抗体BioLegend368531
PE抗人CD45抗体BioLegend304008
PE抗人CD34抗体BioLegend343506
Annexin V-APCBioLegend640920
碘化丙啶BD Biosciences550825
PE/Cyanine7抗人CD11b抗体BioLegend982608
RNA快速纯化试剂盒ES scienceRN001
TransScript一步法去除基因组DNA并合成cDNA的预混液Transgen BiotechAT311-02
SYBR Green预混液未明确说明--
SimpleChIP Plus超声染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology56383
NEBNext Ultra II DNA文库制备试剂盒NEBE7645
Illumina通用CUT&Tag超活性检测试剂盒VazymeTD904
Illumina ATAC-seq超活性文库制备试剂盒VazymeTD711
CCK-8溶液DojindoCK04
聚肌苷酸-聚胞苷酸Sigma-Aldrich528906
维奈托克SelleckS8048
高三尖杉酯碱SelleckS9015
盐酸柔红霉素SelleckS3035

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
hCD34+细胞感染和培养
CD34+细胞来源、培养因子组合和浓度、逆转录病毒感染时间及感染效率(GFP阳性比例如需>95%)。
阅读提示:Methods: Isolation, culture, and retroviral infection of human CD34+ primary cells
RARG融合过表达
RARG融合变体(CPSF6::RARG、NUP98::RARG等)的过表达载体构建,以及是否检测蛋白表达(如HA标签)。
阅读提示:Methods: Plasmid construction; Results: Fig. 1c
ChIP-seq
用于ChIP-seq的细胞数和甲醛交联时间、超声条件(染色体片段大小)、抗体种类和用量。
阅读提示:Methods: ChIP-seq, ChIP-qPCR and CUT&Tag assay
RNA-seq
RNA提取试剂盒、RNA完整性(RIN值≥7.5)、文库制备试剂盒和测序平台。
阅读提示:Methods: RNA-Seq library preparation and sequencing
ATAC-seq
细胞数量(10^5)、转座酶处理时间和温度、PCR扩增循环数。
阅读提示:Methods: ATAC-seq
流式细胞术分析
抗体克隆号、用量和稀释倍数、染色时间和温度、设门策略。
阅读提示:Methods: Flow cytometry; Supplementary Fig. 7
小鼠模型
小鼠品系和基因型(如Cpsf6::rargcKI、Wt1F/+CreMx-1),poly(I:C)给药剂量和方案,骨髓移植的细胞数和照射剂量(9Gy或4.5Gy)。
阅读提示:Methods: Animal studies; Mouse bone marrow transplantation; PDX mouse models
药物处理
药物名称、溶剂、给药途径(口服、腹腔注射)和剂量(如venetoclax 100mg/kg/天;HHT 0.5mg/kg;daunorubicin 0.5mg/kg),治疗周期(三周)。
阅读提示:Methods: PDX mouse models and treatment in vivo; In vivo study of RARG-AML mice model
统计
每组样本量(n≥5),统计检验(t检验、ANOVA),生存分析(Kaplan-Meier)和显著性阈值(p<0.05)。
阅读提示:Methods: Statistics and reproducibility