今日《自然》：急性髓系白血病迄今最全面图谱诞生，揭示发病新机制 _健康小知识

▎药明康德内容团队编辑
急性髓系白血病（AML）是一类常见的白血病，在儿童和成人中都有可能发生。这种恶性肿瘤由骨髓中异常成髓细胞的分化阻断和克隆增殖而导致，其分子特征包括表观遗传修饰因子、转录因子和激酶的突变。根据不同的分子特征， AML可以细分为数十种亚型，不同亚型的生物学特性有很大的差异。

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日前，来自美国西北大学医学院讲席教授岳峰和宾夕法尼亚州立大学的郑弘教授合作，在顶尖学术期刊《自然》上发表论文，整合了25名AML患者的样品和7个健康捐赠者的样本，采用转录组测序、表观基因组测序、染色质构象捕获（Hi-C）、CRISPR等技术，第一次系统研究并揭示了顺式调控元件、DNA甲基化与3D基因组在AML中的作用。
研究团队指出，这项工作总共生成了199个来自原发性AML患者样本的基因组数据集，创建出迄今为止最全面的AML图谱，为白血病研究提供了重要资源。

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▲研究流程和方法示意图（图片来源：参考资料[1]）
利用染色质构象捕获技术，研究人员探索了AML中的突变在多大程度上驱动染色质3D结构的改变，发现基于A/B染色质区室的分组能够准确反映AML遗传亚型，例如RUNX1和CEBPA突变。此外，有一组样本包含KMT2B突变，这是一种以前未被用作主要AML亚型的分类。对比健康样本，原发性AML患者样本的基因组中有3.2%从区室A状态转变为区室B ，有2.9%从区室B状态变成A 。这些AML或AML亚型特异的A/B区室切换区域也能够按其基因突变谱进行分组，并包含已知AML基因如POUA2F1、FGF13和BCL11 。
进一步分析还表明，在AML中基因拓扑相关域和染色质环也发生了复发性和亚型特异性改变。
为探究AML特异的染色质环在AML发病机制中的作用，研究人员在相同的AML样本中进行了RNA测序、ATAC测序和CTCF、H3K27ac和H3K27me3的CUT&Tag 。通过这些方法，研究人员揭示了广泛、反复出现的具有AML特异性的启动子-增强子（P-E）和启动子-沉默子（P-S）环。

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▲在每个AML样本中发现了大约200个AML特异性染色质环，呈现亚型特异性模式，含有许多已知的AML原癌基因（图片来源：参考资料[1]）
随后，在人AML细胞系中，研究人员通过CRISPR删除和干扰实验验证了抑制环对其靶基因的作用。以和不良预后有关的IKZF2基因为例，研究人员进行了4C-seq和荧光原位杂交，随后利用CRISPR删除和干扰验证了RTTN和IKZF2P-S环。对IKZF2P-S环的干扰导致了其靶基因表达显著增加超过35倍。对RTTNP-S环的删除导致了3倍的基因表达增长，同时减慢了AML细胞增殖和克隆形成能力。
基因组结构变异（SV）导致的增强子劫持是肿瘤发生的重要驱动因素。为了检测增强子劫持事件，研究人员通过异常的Hi-C信号预测了SV ，并利用同一实验室研发的软件预测SV诱导的新染色质环，随后在AML样本中进一步鉴定。通过CRISPR筛选，研究人员证明被劫持的增强子在AML细胞生长中发挥了重要作用。
【今日《自然》：急性髓系白血病迄今最全面图谱诞生，揭示发病新机制】值得注意的是，这项研究还第一次提出了沉默子劫持概念，并通过在EXD1和ALG10基因位点的CRISPR干扰介导证明了被劫持的沉默子对其靶点基因具有下调作用。

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▲根据增强子劫持或沉默子劫持以及不同类型的SV（包括缺失、倒置和染色体间易位）进行分类（图片来源：参考资料[1]）