染色体大片段缺失的急性髓性白血病动物模型的构建及分析

Chromosome abnormality is one of the caner hallmarks. Chromosome loss and large deletions, including -5/del(5q), -7/del(7q) and del(17p), are very common in acute myeloid leukemia and associated with poor prognosis. Our previous work generated a chromosome 11B3 (corresponding to human chromosome 17p13) conditional knockout mouse model by MICER cloning. With this chromosome engineered mouse model, we demonstrated that del(17p) as a whole could promote genesis and development of hematopoietic malignancies. Further we identified new tumor suppressors in this region through shRNA library screening (Nature 2016). Based on our work on chromosome 17p and 7q (Cancer Cell 2014), we plan to generate novel human derived primary and isogenic cell line acute myeloid leukemia animal models with chromosome 17p and 7q deletions. We will introduce these chromosome alterations into cord blood hematopoietic stem cells and leukemia cell lines by CRISPR/Cas9-mediated genome editing and then transplant the edited cells into humanized recipient mice (NCG) for leukemia development. Once we harvest leukemia samples from these animal models, we will perform detailed pathological, genome, transcriptome and pharmaceutical analysis. Our studies will lead to novel acute myeloid leukemia animal models with defined chromosome alteration drivers, which would be of value for related basic research and new drug development.

染色体异常是肿瘤的重要特征。急性髓性白血病（AML）中包含大量的染色体大片段的缺失，其中最为常见的有5q、7q和17p缺失。染色体大片段缺失与AML的预后不良密切相关。前期我们构建了对应人染色体17p的4Mb区间11B3的条件性敲除的基因工程小鼠模型。利用这一小鼠模型我们证实17p缺失作为一个整体促进血液肿瘤的发生发展，并通过RNA干扰文库筛选鉴定了17p中的新的肿瘤抑制基因ALOX15B（Nature 2016）。结合我们前期关于染色体7q的研究（Cancer Cell 2014），本项目拟利用CRISPR/Cas9编辑造血干细胞和细胞系，然后将其移植入重度免疫缺陷NCG小鼠中生产新型的染色体17p和7q缺失的人源原发AML动物模型及同源白血病细胞系。进而深度分析这些疾病模型的病理和分子机理及临床药物反应。本研究将为复杂核型AML的机理研究和新药研发提供基础。

染色体异常是肿瘤的重要特征。急性髓性白血病（AML）中包含大量的染色体大片段的缺失，并且染色体大片段缺失与AML的预后不良密切相关。本项目基于构建的17p缺失和Y染色体嵌合缺失的血液肿瘤动物和细胞模型，研究血液肿瘤中染色体缺失的机制和其在肿瘤维持和治疗中的作用。.1.动物模型构建.a).基于对17p缺失动物模型的筛选，我们鉴定了一个新的17p抑癌基因，PHD finger protein 23 (PHF23)。PHF23能识别H3K4me3，它的缺乏损害B细胞分化和促进未成熟的B淋巴细胞恶性肿瘤。我们利用shRNA和CRISPR/Cas9技术，构建了PHF23转基因小鼠、PHF23淋巴瘤动物模型。.b).我们利用CRISPR/Cas9技术，靶向于Y染色体上的重复序列区域，构建了Y染色体缺失的动物模型。.2. 染色体缺失的机制和其在肿瘤维持和治疗中的作用.a).基于PHF23转基因小鼠和动物模型，我们对其机制进行研究，证明了PHF23直接通过N-末端与SIN3-HDAC复合物结合，并抑制其在H3K27ac上的去乙酰化活性。因此，PHF23-SIN3-HDAC (PSH)复合物协调这两种主要的活跃组蛋白标记物，以激活下游转录起始位点和与分化相关的基因。此外，PSH复合物的失调对PHF23缺失和17p缺失的肿瘤的发展和维持至关重要。我们的研究揭示了一种新的表观遗传调控机制，有助于对17p缺失的血液肿瘤的深入认识，并提示了对这种疾病的新的易感性。.b).基于Y染色体缺失动物模型的研究，我们证明，人和小鼠Y染色体上去甲基化酶的基因KDM5D，的敲除，引起基因组不稳定性，进而促进急性髓性白血病的发生，我们的研究证实了mLOY是白血病发生的功能性驱动因子。.c).构建了17p13和7q35缺失的K562细胞系。利用细胞系进行了初步的药物筛选实验，初步的药物筛选实验显示，17p13和7q35缺失的白血病细胞系对Imatinib更耐受，17p13缺失的细胞系对Ara-C更敏感。.3.研究成果.a).基于PHF23转基因小鼠和动物模型的工作已于2021年发表于Cancer Discovery(IF=29.5)。.b).基于Y染色体缺失动物模型的研究工作已于2022年在线发表于JCI Insight (IF=8.3)。