急性紅白血�。ˋEL）通常涉及到髓系和紅系的雙譜系轉(zhuǎn)化，但導致AEL的突變及維持雙譜系白血病表型的細胞仍然未知。英國牛津大學Claus Nerlov教授領(lǐng)導的研究團隊通過協(xié)同轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳重編程，發(fā)現(xiàn)了白血病早期的祖細胞。中性粒細胞-單核細胞祖細胞（NMP）中CEBPA和GATA2突變分別通過增加紅系轉(zhuǎn)錄因子（TF）的表達和產(chǎn)生紅細胞染色質(zhì)開放狀態(tài)，成為紅細胞白血病的啟動細胞（leukemia-initiating cell,LIC）。該研究不僅揭示了AEL產(chǎn)生的細胞和分子機制，而且為研究AEL提供了臨床前模型。這一研究成果發(fā)表在Cancer Cell雜志（IF:26.602）上。

之前的研究發(fā)現(xiàn)，對于急性紅白血病，雙等位基因CEBPA突變和GATA2 ZnF1突變存在有統(tǒng)計學意義的關(guān)聯(lián)。這種白血病的最常見形式是雙譜系，其特征是髓系母細胞和紅系母細胞的存在。然而，人們目前還沒有確定雙譜系急性紅白血病的致病突變。

在這項研究中，研究人員構(gòu)建了三種小鼠模型，它們分別是攜帶雙等位基因Cebpa和Gata2 ZnF1突變的KLG基因型、攜帶Cebpa突變的KL基因型以及攜帶Gata2突變的G基因型（表達Gata2 G320D突變的基因敲入小鼠由賽業(yè)生物構(gòu)建）。他們觀察到，KLG小鼠比KL小鼠更快發(fā)展成白血�。ㄆ骄鶟摲�期8個月vs.10個月）。

瀕死的小鼠出現(xiàn)白細胞增多、紅細胞減少、血小板減少以及脾臟腫大的特征（圖1）。研究人員在檢查小鼠的血液涂片后發(fā)現(xiàn)，部分KLG小鼠（5/13）的外周血中同時存在髓系和紅系母細胞（KLG-E小鼠），而其余的小鼠只存在髓系母細胞（KLG-M小鼠）。對比這兩種小鼠的生存率，他們發(fā)現(xiàn)KLG-E小鼠的白血病進展更快。

流式細胞分析顯示，白血病KLG-E小鼠骨髓和脾臟中的未成熟CD71hiTer119lo紅細胞增多。這與形態(tài)學上觀察到的結(jié)果一致，未成熟的白血病紅系祖細胞在KLG-E小鼠的骨髓、脾臟和血液中積累。這些結(jié)果表明，雙等位基因Cebpa和Gata2 ZnF1突變的組合能夠誘導高度侵襲性的雙譜系急性紅白血病。

圖1. Cebpa和Gata2 ZnF1突變協(xié)同誘導紅白血病

之后，研究人員發(fā)現(xiàn)白血病小鼠骨髓中的LSK造血干細胞相對減少，但LK造血干細胞顯著升高。通過進一步分析，他們發(fā)現(xiàn)KLG-E小鼠中的造血干細胞主要是中性粒細胞-單核細胞祖細胞（NMP）（圖2）。通過L-NMP、L-EoMP與L-EB三種白血病細胞的移植，他們發(fā)現(xiàn)KLG-E小鼠骨髓和脾臟中的L-NMP豐度最高，因此KLG-M和KLG-E小鼠的白血病起始細胞（LIC）主要是中性粒細胞-單核細胞祖細胞（NMP）。

圖2. 帶有NMP免疫表型的白血病起始細胞可維持急性紅白血病

通常來說，NMP沒有生成紅系譜系的潛能，但在比較四種小鼠的基因表達譜后，他們發(fā)現(xiàn)Cepba突變很可能導致髓系基因的缺失和巨核-紅系基因的富集。進一步分析發(fā)現(xiàn)，在Cebpa雙等位基因突變存在的情況下，NMP中的紅系轉(zhuǎn)錄因子（Gata1、Gata2、Klf1和Zfpm1）上調(diào)，而髓系和普遍表達的造血轉(zhuǎn)錄因子未見明顯升高或改變。之后他們又通過qRT-PCR來驗證紅系轉(zhuǎn)錄因子的共表達情況，發(fā)現(xiàn)WT和G小鼠的NMP很少表達紅系轉(zhuǎn)錄因子，但Cebpa雙等位基因突變的NMP可以共表達髓系和紅系轉(zhuǎn)錄因子。

盡管Cebpa雙等位基因突變上調(diào)了紅系轉(zhuǎn)錄因子，但人們只在KLG小鼠中觀察到急性紅白血病，表明Gata2 ZnF1突變還有另一層的調(diào)控作用。研究人員對純化后的KL、KLG-M和KLG-E NMP細胞進行ATAC測序，以評估它們在表觀遺傳上是否不同。他們發(fā)現(xiàn)KLG-E小鼠的NMP在峰值強度或轉(zhuǎn)錄因子的染色質(zhì)可接近性上與前兩者均不相同（圖3）。因此，Gata2突變促進紅系轉(zhuǎn)錄因子接近染色質(zhì)，而限制髓系轉(zhuǎn)錄因子接近。

圖3. GATA-2 ZnF1的突變促進紅系轉(zhuǎn)錄因子接近染色質(zhì)

最后，研究人員在細胞水平驗證了白血病前體細胞NMP和紅系白血病KLG小鼠的L-NMP細胞具有雙潛能。他們在與兩個譜系兼容的條件下培養(yǎng)了野生型小鼠和KLG小鼠的NMP細胞。WT NMP主要向中性粒細胞和單核細胞分化，但KLG NMP產(chǎn)生的集落主要含有未成熟的髓系和紅系細胞。同樣地，KLG小鼠的L-NMP細胞也具有向紅細胞和中性粒細胞分化的潛能。

這項研究的意義在于發(fā)現(xiàn)Cebpa和Gata2突變可在小鼠中引起雙譜系急性紅白血病，并且所產(chǎn)生的白血病在細胞和分子上類似于人類急性紅白血病。研究人員還確定了一種機制，表明中性粒細胞-單核細胞祖細胞（NMP）中的Cebpa和Gata2突變分別通過上調(diào)紅系轉(zhuǎn)錄因子的表達及其在染色體上結(jié)合位點的開放程度，從而實現(xiàn)異位的紅系分化潛能。這些結(jié)果強調(diào)了建立準確的基因編輯動物模型和研究白血病前期間狀態(tài)對了解白血病發(fā)生過程中癌基因的協(xié)同作用具有重要意義。

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原文檢索：

Di Genua et al.,2020.C/EBPαand GATA-2 Mutations Induce Bilineage Acute Erythroid Leukemia through Transformation of a Neomorphic Neutrophil-Erythroid Progenitor.Cancer Cell 37,690–704.

DOI:10.1016/j.ccell.2020.03.022