【摘要】：第一部分急性髓細胞性白血病中表觀遺傳因子DNMT3A與MLL突變互斥的機制研究急性白血病是造血干細胞發(fā)生突變進而惡性克隆演化的一組血液腫瘤。近年來,通過高通量的基因組測序研究發(fā)現(xiàn),在急性髓細胞性白血病(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幾乎不同時在同一病例中出現(xiàn)突變,呈現(xiàn)出二者相互排斥的特點。DNMT3A是細胞中重要的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶,而MLL是重要的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶,主要對組蛋白H3賴氨酸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),并以錯義突變的點突變?yōu)橹?而MLL則主要以基因異位產(chǎn)生融合蛋白為主。作為細胞內(nèi)十分重要的兩個表觀遺傳調(diào)控因子,DNMT3A和MLL分別針對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)病過程中為何呈現(xiàn)相互排斥的特點,是不清楚的。在這項工作中,我們發(fā)現(xiàn)在AML中,DNMT3A突變體和MLL融合蛋白同時都會引起HOX、MEIS1基因的過表達,這是導(dǎo)致AML的重要原因。而二者之所以會引起HOX、MEIS1基因的過表達,很可能是因為當(dāng)DNMT3A和MLL為野生型時,它們都能招募另一個具有負(fù)性調(diào)控作用的表觀因子,BMI1,從而使BMI1能夠錨定至HOX、MEI沿基因的啟動子區(qū),繼而發(fā)揮其負(fù)性調(diào)控基因表達的功能,使HOX、MEIS1基因的表達控制在正常水平上;而當(dāng)DNMT3A發(fā)生突變時,或者MLL發(fā)生異位時,DNMT3A突變體或MLL融合蛋白招募BMI1到HOX、MEIS1基因啟動子區(qū)的能力都減弱,這樣一來,HOX、MEIS1基因由于受到的負(fù)性調(diào)節(jié)減弱,便出現(xiàn)過度表達。由于DNMT3A突變或MLL發(fā)生異位已經(jīng)使BMI1的招募減弱,二者同時突變時,并不能使BMI1的招募更進一步地減弱,繼而不能使HOX、MEIS1基因更過度地表達,從而無法使AML細胞獲得更多的生長優(yōu)勢,因此,這很可能是為什么DNMT3A突變和MLL異位幾乎不同時出現(xiàn)在AML中的原因。對這一現(xiàn)象的闡釋將有助于我們對AML發(fā)生的表觀遺傳調(diào)控機理有更進一步的認(rèn)識,并對具有此類基因突變互斥特點的其他類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)多能干細胞來源的血液細胞為強效體內(nèi)移植的造血干祖細胞造血干細胞(HSC)是唯一能夠分化為各類血液細胞的成體干細胞,對于包括白血病在內(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)多能干細胞(iPSC)技術(shù)的問世,通過將患者自身的體細胞重編程為iPSC,并進一步將其分化為具有移植能力的HSC,將有望實現(xiàn)自體同基因型HSC的移植,從而解決HSC來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,利用iPSC分化為可以重建體內(nèi)造血的人的HSC成為了近10年來的研究熱點,但也同樣是研究難點。到目前為止,國際上只有少數(shù)報道成功地獲得了人iPSC來源的具有體內(nèi)移植能力的造血干祖細胞,但大多缺乏長程移植能力,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。我們推測在重編程體系中添加既能促進HSC自我更新,又能促進淋系造血的因子,有望糾正iPSC來源的造血干祖細胞(iPSC-HSPC)的髓系分化偏倚,同時實現(xiàn)體內(nèi)移植。我們的實驗表明,通過在iPSC來源的血液細胞中轉(zhuǎn)入單個因子MLL-AF4并只通過瞬時誘導(dǎo),就能實現(xiàn)iPSC-HSPC的強勁的體內(nèi)移植,并同時能實現(xiàn)全系分化,即糾正了體內(nèi)的髓系偏倚。這一方法的建立,開創(chuàng)性地使用了單個因子的誘導(dǎo),因而極大地簡化了 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在長程造血階段會出現(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R733.7

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本文編號：2797739