【摘要】：第一部分急性髓細(xì)胞性白血病中表觀遺傳因子DNMT3A與MLL突變互斥的機(jī)制研究急性白血病是造血干細(xì)胞發(fā)生突變進(jìn)而惡性克隆演化的一組血液腫瘤。近年來(lái),通過(guò)高通量的基因組測(cè)序研究發(fā)現(xiàn),在急性髓細(xì)胞性白血病(AML)中,與表觀遺傳調(diào)控相關(guān)的諸多基因頻繁地出現(xiàn)突變,其中突變率較高的包括DNMT3A和MLL。但DNMT3A和MLL幾乎不同時(shí)在同一病例中出現(xiàn)突變,呈現(xiàn)出二者相互排斥的特點(diǎn)。DNMT3A是細(xì)胞中重要的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶,而MLL是重要的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶,主要對(duì)組蛋白H3賴(lài)氨酸4(H3K4)發(fā)揮三甲基化修飾的作用(H3K4me3)。在AML中,DNMT3A的突變主要發(fā)生在第882位的精氨酸(Arg882),并以錯(cuò)義突變的點(diǎn)突變?yōu)橹?而MLL則主要以基因異位產(chǎn)生融合蛋白為主。作為細(xì)胞內(nèi)十分重要的兩個(gè)表觀遺傳調(diào)控因子,DNMT3A和MLL分別針對(duì)DNA和組蛋白發(fā)揮調(diào)控作用,究竟二者存在何種關(guān)聯(lián),以及二者在AML的發(fā)病過(guò)程中為何呈現(xiàn)相互排斥的特點(diǎn),是不清楚的。在這項(xiàng)工作中,我們發(fā)現(xiàn)在AML中,DNMT3A突變體和MLL融合蛋白同時(shí)都會(huì)引起HOX、MEIS1基因的過(guò)表達(dá),這是導(dǎo)致AML的重要原因。而二者之所以會(huì)引起HOX、MEIS1基因的過(guò)表達(dá),很可能是因?yàn)楫?dāng)DNMT3A和MLL為野生型時(shí),它們都能招募另一個(gè)具有負(fù)性調(diào)控作用的表觀因子,BMI1,從而使BMI1能夠錨定至HOX、MEI沿基因的啟動(dòng)子區(qū),繼而發(fā)揮其負(fù)性調(diào)控基因表達(dá)的功能,使HOX、MEIS1基因的表達(dá)控制在正常水平上;而當(dāng)DNMT3A發(fā)生突變時(shí),或者M(jìn)LL發(fā)生異位時(shí),DNMT3A突變體或MLL融合蛋白招募BMI1到HOX、MEIS1基因啟動(dòng)子區(qū)的能力都減弱,這樣一來(lái),HOX、MEIS1基因由于受到的負(fù)性調(diào)節(jié)減弱,便出現(xiàn)過(guò)度表達(dá)。由于DNMT3A突變或MLL發(fā)生異位已經(jīng)使BMI1的招募減弱,二者同時(shí)突變時(shí),并不能使BMI1的招募更進(jìn)一步地減弱,繼而不能使HOX、MEIS1基因更過(guò)度地表達(dá),從而無(wú)法使AML細(xì)胞獲得更多的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),因此,這很可能是為什么DNMT3A突變和MLL異位幾乎不同時(shí)出現(xiàn)在AML中的原因。對(duì)這一現(xiàn)象的闡釋將有助于我們對(duì)AML發(fā)生的表觀遺傳調(diào)控機(jī)理有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),并對(duì)具有此類(lèi)基因突變互斥特點(diǎn)的其他類(lèi)型白血病的研究提供新的思路。第二部分單因子高效重編程人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來(lái)源的血液細(xì)胞為強(qiáng)效體內(nèi)移植的造血干祖細(xì)胞造血干細(xì)胞(HSC)是唯一能夠分化為各類(lèi)血液細(xì)胞的成體干細(xì)胞,對(duì)于包括白血病在內(nèi)的血液腫瘤以及其他諸多疾病,造血干細(xì)胞移植(HSCT)都是目前唯一的治愈療法,因此HSC在臨床上有著巨大的需求。然而,供體HSC來(lái)源的短缺卻嚴(yán)重地限制了 HSCT的臨床應(yīng)用。隨著誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)技術(shù)的問(wèn)世,通過(guò)將患者自身的體細(xì)胞重編程為iPSC,并進(jìn)一步將其分化為具有移植能力的HSC,將有望實(shí)現(xiàn)自體同基因型HSC的移植,從而解決HSC來(lái)源短缺和移植排斥等難題。自從2007年,人的iPSC能夠在體外制備以來(lái),利用iPSC分化為可以重建體內(nèi)造血的人的HSC成為了近10年來(lái)的研究熱點(diǎn),但也同樣是研究難點(diǎn)。到目前為止,國(guó)際上只有少數(shù)報(bào)道成功地獲得了人iPSC來(lái)源的具有體內(nèi)移植能力的造血干祖細(xì)胞,但大多缺乏長(zhǎng)程移植能力,也不具備較好的淋系分化潛力,或者方法十分復(fù)雜,重編程效率極其低下。我們推測(cè)在重編程體系中添加既能促進(jìn)HSC自我更新,又能促進(jìn)淋系造血的因子,有望糾正iPSC來(lái)源的造血干祖細(xì)胞(iPSC-HSPC)的髓系分化偏倚,同時(shí)實(shí)現(xiàn)體內(nèi)移植。我們的實(shí)驗(yàn)表明,通過(guò)在iPSC來(lái)源的血液細(xì)胞中轉(zhuǎn)入單個(gè)因子MLL-AF4并只通過(guò)瞬時(shí)誘導(dǎo),就能實(shí)現(xiàn)iPSC-HSPC的強(qiáng)勁的體內(nèi)移植,并同時(shí)能實(shí)現(xiàn)全系分化,即糾正了體內(nèi)的髓系偏倚。這一方法的建立,開(kāi)創(chuàng)性地使用了單個(gè)因子的誘導(dǎo),因而極大地簡(jiǎn)化了 iPSC-HSPC重編程的步驟,并且較其他方法而言,還十分顯著地提高了移植的效率。此外,我們還平行比較了受到MLL-AF4相同條件誘導(dǎo)后的iPSC-HSPC和原代HSPC的體內(nèi)造血情況,結(jié)果顯示iPSC-HSPC在長(zhǎng)程造血階段會(huì)出現(xiàn)惡性的轉(zhuǎn)變,而受到同樣誘導(dǎo)的原代HSPC卻能持續(xù)地保持正常的造血。這種差異,提示iPSC-HSPC的基因組較原代HSPC更不穩(wěn)定,因此值得我們今后更多的關(guān)注。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R733.7

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