圣裘德St.Jude医院的科学家开发了一种新颖的策略来鉴定导致白血病细胞对化学疗法具有抗性的基因。研究发现该基因与患有常见的小儿癌症的儿童的糖皮质激素抗药性有很大关系。研究人员还发现了一种可以抵抗耐药性的药物。该研究近期发表在《NatureCancer》杂志上。
圣裘德St.Jude的研究人员表示该方法扩展了整个基因组测序产生的动力，并显示了整合基因组其他维度的能力。研究人员使用该方法鉴定了一个新基因CELSR2，该基因与急性淋巴细胞白血病（ALL）对糖皮质激素的耐药性有关。它是14个新发现的基因之一，与抗类固醇有关，类固醇是治疗ALL所必需的药物。该发现使研究人员发现了药物venetoclax，并证明其可能逆转耐药性。
“药物耐药性是儿童和成人（如白血病）等扩散性癌症患者治疗失败的主要原因。”圣裘德St.Jude医药科学系的法医学博士WilliamEvans说。尽管现在约有90％的患有急性淋巴细胞白血病（ALL）的儿童和青少年成为长期幸存者，但ALL仍然是小儿癌症死亡的主要原因，并且在成人中难以治愈。
“类固醇在急性淋巴细胞白血病的治疗中起着至关重要的作用，”WilliamEvans说。“大约20％的急性淋巴细胞白血病儿童和成人的两倍是高度耐药的。然而，抵抗的根本原因通常仍然未知。”
为了寻找答案，研究人员测量了白血病细胞中六种类型的基因组和表观遗传特征，然后创建了一条计算管道，将每种遗传特征聚集到单个基因上（图1）。目的是确定哪些基因与类固醇抗性最密切相关。然后研究人员使用了诸如CRISPR基因编辑等先进方法和先进的统计工具来对基因进行优先级排序以进行进一步研究。
图1，全基因组正交验证确定CELSR2是糖皮质激素抗药的关键基因。
a，基因水平聚合的Manhattan点图。所有19,个基因（n=位患者）的P值（TAP统计）。虚线阈值线上方的蓝色圆圈表示仅在TAP分析中有效的基因，正方形表示在TAP和CRISPR筛选中均有效的基因，三角形表示在多基因组分析和TAP分析中都重要的基因，红色星号表示在所有三个基因中都重要的15个基因。b，-log10在CRISPR敲除筛选（“敲除富集”）中被引用的基因（两个重复实验中的n=19,个基因）的P值。临界值水平虚线与prednisolone耐药性相关的统计学显着性。c，维恩图显示了在每个分析中重要的基因之间的重叠以及在所有三个分析中都重要的15个基因。d，e，根据prednisolone分组的圣裘德临床试验中新确诊患者的白血病细胞中CELSR2mRNA表达发现队列（d）（n=）；线性模型P）和独立验证队列（e）（n=）；线性模型P）的敏感性（LC50）。参与两项圣裘德临床试验的新诊断患者的白血病细胞中f，g，NR3C1mRNA表达根据CELSR2表达分组。h，代表性蛋白质印迹图，该图量化了两个人类B谱系白血病细胞系中CELSR2敲低的生物学独立实验的n=3个生物学实验。i，在表达CELSR2shRNA（shCELSR2）（?70％基因敲低）或NTC细胞（n=4）的人ALL细胞系（NALM-6和）中的prednisoloneLC50值
这项研究的重点是白血病对类固醇（如泼尼松和地塞米松）的抵抗力。该方法还被用于研究白血病对其他14种抗癌药物的耐药性。这些方法包括分析和验证约名新诊断为ALL的St.Jude患者的数据。研究人员寻找类固醇耐药性与基因变异，基因表达，基因调控和其他因素之间的联系。圣裘德生物统计学系的共同一作ChengCheng博士及其同事开发了一种统计工具，用于对19,多个基因对类固醇抗性的贡献进行排名。该工具称为P值的截断聚合或TAP。研究人员在人类ALL细胞系中进行工作，他们使用CRISPR基因编辑来敲除整个基因组中的基因，这是识别耐药性的另一种方法。除了鉴定新基因外，该策略还鉴定了38种已知引起类固醇抗性的基因中的78％和％涉及的分子途径。
图2，人急性淋巴细胞白血病NALM-6细胞经过10μm泼尼松龙处理24h后，75个上调或下调基因（n=3个独立实验）。蓝色和绿色的条形图描绘了NTC载体和金转染的NALM-6细胞中的mRNA表达条形图表示在表达用于CELSR2敲低的shRNA的细胞中的钝化诱导或抑制（平均值±s.d）。插图：具有代表性的蛋白质印迹（n=3个独立实验），与NTC相比，在CELSR2敲低的细胞系中GR水平显着降低。
CELSR2是与类固醇耐药性最密切相关的基因。患者白血病细胞中CELSR2表达的减少以及实验室中ALL细胞的增加与类固醇耐药性相关。在这项研究中，儿童和成人中约有一半的抗类固醇的ALL的CELSR2表达降低。研究人员表明，降低CELSR2蛋白的水平可能会通过促进BCL2蛋白表达的增加来促进类固醇抵抗。该蛋白质抑制细胞死亡途径。Venetoclax是一种常用于治疗老年人常见的白血病亚型的药物，可抑制BCL2。在实验室的模型系统中以及在具有表达低CELSR2的人ALL的小鼠中，委内瑞拉通过抑制BCL2减轻类固醇耐药性。当类固醇治疗与威尼托克斯合用时，具有类固醇抗性人类ALL的小鼠的寿命更长。
图3，通过抑制低CELSR2表达的ALL中的BCL2，增强协同作用并减轻糖皮质激素抗药性。a，b，响应表面模型（百分率效应=细胞死亡百分数），描述了泼尼松龙和BCL2抑制剂威尼托克在NTC细胞（a）或CELSR2敲除的ALL细胞（b）转导的NALM-6细胞之间的协同作用。α值表示拮抗作用0或协同作用0，值越高表示协同作用越大。P值评估整体模型拟合。c，d，接种,个NALM-6NTC细胞（c）或,个CELSR2抑制性白血病细胞（d）的NSG小鼠注射阴性对照物，单独的地塞米松（4μg/kg-1），单独的venetoclax（50或μg/mg）或Venetoclax与地塞米松的组合后的存活百分比。
WilliamEvans说：“研究结果表明，将venetoclax与目前的缓解诱导疗法相结合具有潜在的益处，可以克服类固醇耐药性并提高ALL化疗的有效性。”
期刊参考：Autry，R.J.，Paugh，S.W.，Carter，R。等，Nat.Cancer..综合基因组分析揭示了急性淋巴细胞白血病中糖皮质激素抗药的机制。DOI：
