明天（4月21日）是AML世界关怀日，今日列表5将对高通量测序技术在急性髓系白血病的防治与诊断中的研究进展进行汇总。
生命科学领域研究论文通常需要大量实验数据支持结论，Fig1~7是常态，FigS1~n是常有的事情，那么你听说过已在线发表，却没有一张图片的文章吗？今天顶级期刊Blood杂志来给大家涨姿势——背景介绍急性髓系白血病（AcuteMyelocyticLeukemia，AML）是造血系统的髓系原始细胞克隆性恶性增殖性疾病，是一个具有高度异质性的疾病群，它可以由正常髓系细胞分化发育过程中不同阶段的造血祖细胞恶性病变而发病。目前使用的或正在开发的AML的大多数治疗方法是直接杀死白血病细胞的细胞*性药物；另一种治疗策略是促分化疗法，即促进AML祖细胞向更成熟、功能更强的细胞分化，后者的研究较少。尽管使用频率低于细胞*性药物，促分化的治疗方法在急性髓系白血病中是公认的治疗方法，并且具有非常好的治疗效果。例如，全反式维甲酸和砷剂在急性早幼粒细胞白血病中的治疗，通过诱导分化，使得98%的患者产生长期缓解。但是，促分化疗法种类较少，而且目前公认的疗法又仅仅是针对AML中的个别疾病亚型。因此，要想有效治疗AML更多疾病亚型，那么就有必要探索控制其他类型AML患者干细胞特性和分化的新机制以及研发促进细胞分化的治疗策略。年4月16日，来自加拿大PrincessMargaretCancerCentre等单位的科学家们在国际顶级血液学期刊Blood在线发表题为《Mitochondrialcarrierhomolog2(MTCH2)isnecessaryforAMLsurvival》的研究论文。图片来源：Blood该研究通过CRISPR筛选，鉴定了AML细胞生长所必需的线粒体基因MTCH2，进一步的研究发现，在AML细胞中抑制MTCH2能够增加核丙酮酸和丙酮酸脱氢酶，从而诱导组蛋白乙酰化，进而促进AML细胞的分化。因此，该研究定义了线粒体和代谢调节AML干细胞和基因表达的新机制。主要内容图片来源：本文作者提供为鉴定出对AML细胞生长和生存能力至关重要的线粒体蛋白组分，研究人员利用了CRISPR-Cas9筛选体系。他们在AML细胞系OCI-AML2过表达Cas9，然后经慢病*文库转导91,个gRNA，靶向17,个核编码基因。在转导和筛选14天后，分离出基因组DNA，通过测序以测定存活细胞中gRNA的相对丰度。然后通过统计计算，在排名前20个的基因中选择了没有被研究过的线粒体外膜蛋白MTCH2做为目标基因进行更加深入的研究。首先，研究人员利用shRNA敲降了OCI-AML2,TEX,U,K,NB4和HL60细胞系中的MTCH2，发现敲降后的细胞生长和生存能力显著下降，与此同时，MTCH2敲降并没有诱发细胞凋亡或细胞周期的阻滞。接下来，他们在小鼠白血病模型中也进行了验证，结果显示，与野生型小鼠相比，敲除MTCH2降低了MLL-AF9致癌基因的致病潜能，并提高了这些小鼠的存活率。上述的体内外实验均证明了MTCH2的敲降可以影响细胞的生长和生存能力，那么它对AML干细胞及其分化有着怎样的作用呢？为探究这个问题，研究人员对敲降后的TEX细胞系进行了全转录组测序，与对照相比，敲降后细胞的髓系分化相关通路的基因表达升高，而与造血干细胞相关的基因的表达却下调，在MTCH2敲除小鼠中，同样存在该现象，同时，敲除鼠中分化型的Lin+细胞的数量也显著的增加。小鼠移植实验也证实MTCH2敲降细胞的定植能力的下降。综上，该团队发现MTCH2敲降可促进AML细胞的分化，而影响了AML干细胞的功能。作为线粒体外膜蛋白相关基因，MTCH2的敲降对线粒体功能具有怎样的影响呢？研究人员对线粒体的特征如基础耗氧量、呼吸链活性及线粒体结构进行检测，发现并没有变化。这也就是说敲降MTCH2可以在不影响线粒体本身功能的前提下对AML细胞的分化具有促进功能。在确定了表型之后，研究人员对敲降MTCH2影响AML细胞的内在机制进行了探索。之前的研究揭示了表观遗传相关基因对干细胞和细胞分化具有重要的作用。因此，他们首先对敲降MTCH2的细胞进行组蛋白乙酰化的检测。结果发现，组蛋白3和组蛋白4的乙酰化水平在敲降细胞中显著升高，尤其是H3K27ac和H3K18ac。那么究竟是不是这些组蛋白的乙酰化影响了AML细胞的功能呢？他们利用乙酰转移酶抑制剂处理MTCH2敲降的细胞，抑制剂的加入阻止了组蛋白乙酰化的增加，并将MTCH2敲除细胞的生长恢复到野生型水平。为了进一步探索组蛋白乙酰化对AML细胞的影响，研究人员使用H3K27ac抗体对MTCH2敲降细胞进行ChIP-Seq测序，结果发现在敲降组增加了52,个独有的peak位点，同样的，如果利用乙酰转移酶抑制剂处理MTCH2敲降细胞，那么它们的peak是和野生型相似的。因此，该部分的实验证实MTCH2敲降可以增加组蛋白的乙酰化，并以此促进AML细胞的分化。接下来，研究人员对MTCH2是如何影响组蛋白乙酰化的水平进行了研究，首先，他们进行了代谢组学的检测，发现AML细胞中MTCH2的下调降低了线粒体中丙酮酸的水平，而细胞核中的丙酮酸水平却有增加，此外，MTCH2敲降增加了乙酰辅酶A的水平。在细胞内，丙酮酸脱氢酶(PDH)可以将丙酮酸转化为乙酰辅酶A，那么上述两者的变化是否与PDH有关？为此，研究人员对MTCH2敲降细胞中的PDH的变化进行了检测，发现敲降组线粒体中PDH水平下降，而核中的水平却在上升。在上述的实验中，研究人员发现了MTCH2敲降使得线粒体中丙酮酸的水平下降，那么这种变化是否可以增加组蛋白的乙酰化并促进AML细胞的分化呢？该团队利用化学小分子抑制线粒体中丙酮酸载体的活性，发现添加抑制剂后的确可以下调线粒体中丙酮酸的水平，但是并不能增加组蛋白乙酰化的水平。这说明线粒体中丙酮酸水平的下降并不是产生乙酰化的原因。由于上述的代谢组学分析发现核PDH的水平在增加，那么核PDH的增加是否可以增加组蛋白乙酰化？他们在不影响线粒体PDH水平的前提下提高AML细胞核PDH的水平，发现此时可以出现MTCH2敲降后的表型。综上所述，研究人员通过CRISPR筛选鉴定出MTCH2，并通过一系列的实验、测序等证实：抑制MTCH2能够增加核丙酮酸和丙酮酸脱氢酶的水平，从而诱导组蛋白乙酰化，进而促进AML细胞的分化。该研究定义了线粒体和代谢调节AML干细胞和基因表达的新机制，并为临床治疗AML提供了新的视角。写在最后该文章于年4月16日在Blood在线发表，不过令人惊奇的是，截止到目前该版本并未提供图片证据。最后，我们在「利益冲突」这部分看到，通讯作者AaronD.Schimmer获得了医药公司TakedaPharmaceuticals和MedivirAB的资助，并且作者也是Novartis,Jazz,及OtsukaPharmaceuticals这些药企的科学顾问。同时，AaronD.Schimmer还持有研究型生物制药公司Abbvie的股票。可能是这些利益冲突，使得文章没有正式发表之前，不方便公布文章的图片。最后，也期待这项基础研究能够顺利转化为真正能够应用于临床的药物，以造福更多的AML患者。参考文献向上滑动阅览
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