科学家通过结合CRISPR和人类iPSC技术，建立了人类白血病发生模型
2021-04-12 19:01:41   来源：   作者：  评论：0 点击：

关键字： CRISPR | iPSC | 白血病
来自美国纽约州西奈山伊坎医学院肿瘤科学系的Eirini P Papapetrou教授带领团队，在Cell子刊《Cell Stem Cell》杂志上发表了题为“Sequential CRISPR gene editing in human iPSCs charts the clonal evolution of myeloid leukemia and identifies early disease targets”的研究论文。
众所周知，正常的iPSC-HSPC无法在异种移植试验中植入。该研究团队之前已经表明来自CH和MDS患者的iPSC的造血细胞也不能植入，因此该研究团队预期P、A和SA细胞不支持植入，因为该研究团队确实发现。与此形成鲜明对比的是，该研究团队和其他人已经表明，只有来自AML患者的iPSC才能产生具有植入潜力的HSPC。这种植入主要是骨髓，类似于该研究团队在此呈现的SAR和SARF细胞，并且不同于NSG小鼠中的正常原代HSPC植入，其严重偏向B细胞谱系。关键的是，AML-iPSC是迄今为止唯一能够在体外造血分化后植入异种移植物的hPSC。因此，植入能力是ipsC衍生的白血病的最特征。
虽然对不同疾病阶段的原发病人细胞的纵向研究已经阐明了疾病克隆进化的突变事件，但是该研究团队在该研究中提出的类型分析受到原发物质克隆异质性的阻碍，特别是在CH阶段，当突变细胞仅占所有细胞的一小部分(1%–4%)时。可以想象开发克隆进化的小鼠模型，但一个重要的警告是小鼠细胞通常需要较少的事件来转化，因此不能捕获人类细胞发生的多重命中诱变过程。此外，小鼠不会自发地发展原代人HSPC的CH.CRISPR编辑是可行的，但是有限的效率与原代HSPC的有限的离体自我更新相结合，排除了克隆进化的连续阶段的研究。为了支持该研究团队的建模方法与人类AML的相关性，该研究团队展示了该研究团队的iPSC衍生细胞和原代人造血细胞之间基因表达和染色质可及性的广泛相似性，确定SAR和SARF ipsC HSPC类似于白血病干/祖细胞。尽管最近的一些研究提供了在某些sAML病例中白血病干细胞水平非线性(平行或分支)克隆进化的证据，线性在遗传水平上的克隆进化情景仍然是大多数sAML病例中更常见的进化模式，并且尤其是“染色质剪接体”AML，因此与该研究团队的建模方法最相关且最适合。
有趣的是，在单个突变阶段(A)发现的绝大多数转录和染色质变化都是短暂的。由于ASXL1编码染色质调节剂，这些观察结果可能反映了由ASXL1突变引起的染色质景观的可塑性增加，大多数基因表达和染色质可及性变化构成“表观遗传噪声”(该研究团队模型中的瞬时变化)，只有少数需要建立恶性肿瘤(该研究团队模型中的持续变化)。与最近两项关于原代AML细胞的研究一致，该研究团队发现AML(SAR)细胞中HLA-II表达显著降低。HLA-II下调可能是恶性细胞免疫逃避的重要机制。相比之下，该研究团队发现与SAR或正常相比，SA(MDS)阶段HLA-II表达上调，这可能表明，如果得到证实，早期MDS阶段疾病期间的免疫疗法可能更多有效。
该研究团队专注于炎症信号传导，因为两种类型的早期变化分析主要由炎症相关基因决定。AML(SAR)阶段所需的基因表达和染色质可及性变化以及在早期(SA)阶段已经建立的基因表达和染色质可及性变化主要涉及炎症相关基因。此外，最早的持续基因表达和染色质可及性变化的分析主要涉及炎症相关基因。为了进一步支持这一点，可获得染色质的TF基序分析鉴定了NF-κB(先天免疫和炎症反应的主要介质)和FOS/JUN(AP-1)，一种调节免疫和炎症反应的TF家族，作为主要的a和SA阶段的TF。最近的研究已经描述了来自TET2和DNMT3A突变的鼠模型的巨噬细胞中增加的炎症反应。该研究团队的数据表明，这些可能扩展到ASXL1突变，这是继TET2和DNMT3A之后的第三大最常见的CH突变，并且它们已经在HSPC水平上表现出来。该研究团队在A，SA和SAR细胞中HSPC水平的炎症信号传导失调的发现与MDS/AML HSPC中细胞内在先天免疫信号传导失调的最新证据一致。
多种独立的机制有助于MDS和AML中先天免疫信号通路的过度激活，它们聚集在涉及IRAK1，IRAK4和TRAF6的中心复合物上。包括该研究团队在内的临床前研究已经证明了用小分子或抗体策略抑制MDS和AML中IL-1R/TLR-IRAK-TRAF6信号传导的潜力。值得注意的是，IRAK1和IRAK4抑制剂目前正在进行AML，MDS，MPN，淋巴瘤以及炎症和免疫相关疾病的临床试验。此外，该研究团队的数据表明HSPC水平的细胞内在炎症信号传导失调已经存在于CH阶段。因此，该研究团队的数据支持开发针对这些途径的疗法的基本原理，这些疗法不仅针对MDS和AML，而且还可能针对CH阶段的早期干预。