正交蛋白质组学分析识别3q26 AML中的可药物靶向的PA2G4-MYC轴

急性髓样白血病（AML）是一种具有高度异质性和侵袭性的恶性肿瘤。尤其是携带3q26染色体异常的AML亚型，其致病机制复杂且缺乏有效的靶向治疗手段。为了应对这一挑战，Matteo Marchesini等人开展了一项旨在揭示3q26 AML中药物靶向潜力的多维蛋白质基因组学分析研究，研究成果发表在《Nature Communications》期刊上。

研究背景

在过去二十年里，分子技术的迅速发展极大地改变了急性髓样白血病患者的治疗前景。然而，对于那些具有高度侵袭性、罕见亚型，或是复发性、难治性疾病的患者，临床进展仍然有限。对于这些亚型的AML，特别是那些由异常激活的转录因子驱动的亚型，目前尚无有效的重复性治疗方法。这类转录因子（TFs）长期以来被认为是“不可药物化”的，但近年来的发展为其靶向治疗开辟了新的途径。

3q26异常AML亚型因携带了EVI1/MEECOM基因的过表达而显得尤为致命。这部分患者通常对传统的化疗耐药，且总生存率极低。尽管已有基于小分子、表观遗传学和代谢学的抑制策略在前临床模型中表现出潜力，但EVI1靶向多步优化仍在进行中。

本研究的目标是在3q26 AML中鉴定一种可以药物化的HDACi反应介体，进而深入解析HDACi类药物对EVI1的靶向抑制机制。

研究来源

这项研究由Matteo Marchesini、Andrea Gherli、Elisa Simoncini等多位研究人员共同完成，研究单位包括Parma大学等多个科研机构。论文于2024年在《Nature Communications》期刊上发表。

研究流程

实验设计与方法

研究通过多步骤的小分子筛选和基因表达谱分析，最终结合蛋白质组学分析，系统性地鉴定出了PA2G4-MYC轴在3q26 AML中的重要性。

1. 小分子筛选：

   • 使用约5292种小分子化合物进行筛选，这些化合物包括天然衍生物。
   • 对AML细胞系Molm1和UCSD/AML1进行处理，提取其细胞增殖抑制数据。

2. 基因表达谱分析：

   • 通过RNA干扰技术下调EVI1的表达，从而重新定义EVI1的转录特征。
   • 使用公共数据集（如CMap）识别小分子，选出具有EVI1靶向抑制潜力的化合物。

3. 蛋白质组学分析：

   • 通过快速免疫沉淀及质谱分析（RIME）分离和鉴定EVI1的染色质相关蛋白复合物。
   • 解析PA2G4在EVI1信号传导中的角色。

数据和结果解析

研究结果揭示了HDACi类药物对EVI1的强效抑制作用，并进一步确立了PA2G4作为干预靶点的潜力。

1. 小分子筛选结果：

   • 通过筛选发现，HDACi类药物（如AR-42、贝利诺他等）能显著抑制EVI1高表达的AML细胞的增殖。
   • HDACi在进一步的反筛中也表现出对EVI1高表达AML细胞系的显著效应，指出EVI1对HDACi类药物具有敏感性。

2. EVI1转录特征识别：

   • 从全基因组表达谱中重新定义了1428个与EVI1相关的基因。
   • 在较大规模的化学及基因扰动数据集中，HDACi类药物多次被识别为与EVI1抑制状态相关的顶级化合物。

3. 蛋白质组学发现：

   • 通过RIME鉴定了与EVI1共转录的蛋白质复合物，其中PA2G4作为一个重要干扰因子出现。
   • 小分子抑制PA2G4后EVI1和MYC蛋白水平显著下降，提示PA2G4在EVI1和MYC信号传导中发挥关键作用。

临床验证

研究进一步在3q26 AML患者的骨髓样本及小鼠模型中验证了HDACi类药物的治疗效果。

1. 患者样本测试：

   • 在严重临床条件下，AR-42、贝利诺他、恩替诺他等HDACi类药物在2D和3D模型系统中表现出显著的AML细胞活性抑制作用。
   • HDACi类药物显著降低了EVI1及其下游目标蛋白的表达，进而激活细胞凋亡。

2. 动物模型测试：

   • 在3q26 pdlx模型中，WS6（一种选择性PA2G4抑制剂）显著抑制了AML细胞的生长。
   • 体内实验表明，WS6通过降低EVI1和MYC的表达来实现肿瘤抑制。

结论及意义

科学及应用价值

1. 科学价值：

   • 该研究揭示了PA2G4-MYC轴在3q26 AML中的关键角色，为病理机制提供了新的见解。
   • 研究确立了HDACi类药物在EVI1靶向治疗中的潜力，丰富了AML的治疗策略。

2. 应用价值：

   • 鉴定PA2G4为可药物化的靶点，推动了AML的精准治疗。
   • 研究结果支持将HDACi类药物联合治疗应用于3q26 AML患者，为临床治疗提供新的可能性。

研究亮点

1. 重要发现：

   • PA2G4是EVI1和MYC信号传导中的关键调控因子，是研究中首次在3q26 AML中揭示的重要发现。
   • HDACi类药物在抑制EVI1方面表现出显著效力。

2. 新颖性：

   • 采用了多维度的基因组学和蛋白质组学分析方法，为AML的治疗探索了新的实验和理论框架。
   • 研究结果不仅为AML的治疗带来了新的希望，还为针对其他相关癌症的治疗提供了思路。

研究成果不仅为3q26 AML患者的精准治疗提供了理论依据，还为未来更多相关领域的研究铺平了道路。