NOTCH1调控的靶基因DEPTOR促进急性T淋巴细胞白血病的机制和功能研究

Acute T-cell lymphoblastic leukemia (T-ALL) is a common aggressive and life-threatening hematological malignancy often occurring in children and adolescents, yet molecular pathogenesis of which remains unclear. We previously reported the important role of activated NOTCH1 in T-ALL pathogenesis and carried out the genome-wide microarray analyis to identify a novel downstream target gene DEPTOR. Our preliminary data show that DEPTOR likely mediates the crosstalk of oncogenic signaling pathways in T-ALL, the precise mechanism of which remains to be determined. We aim to understand whether and how NOTCH1-induced DEPTOR functions to put forward T-ALL. Using combinatory approaches of molecular biology, cellular biology and animal modeling, we will ① determine how DEPTOR is regulated and how DEPTOR modulates other signaling pathways in T-ALL cell lines; ② study whether and how DEPTOR is required in leukemia onset in zebrafish T-ALL models; ③ examine whether and how DEPTOR is essential for T-ALL maintenance in xenograft and bone marrow transplant mouse models. This DEPTOR study will help decipher the molecular pathogenesis of T-ALL and possibly translate into a novel therapeutic strategy targeting DEPTOR for T-ALL treatments.

急性T淋巴细胞白血病(T-ALL)是一种常见儿童血液癌症疾患，无特效治疗药物，严重威胁未成年白血病患者的生命和健康。申请人前期研究表明，异常激活的NOTCH1在T-ALL病理过程中发挥重要作用，并通过全基因组表达谱分析鉴定出NOTCH1转录激活的新型靶基因DEPTOR,推测DEPTOR可能介导T-ALL病程中信号通路的相互交流，但其分子机制尚不明确。本项目拟通过分子生物学、细胞生物学和模式动物等学科交叉的研究方法，探讨DEPTOR在T-ALL病理过程中的功能：①利用细胞系分析DEPTOR在T-ALL细胞中的调控机制；②采用斑马鱼模型研究DEPTOR在T-ALL发生过程中的致病机理； ③采用小鼠模型探索DEPTOR在T-ALL病程发展维持中的作用。本项目预期成果可望揭示T-ALL发病的新机制，诠释DEPTOR在T-ALL发病过程中的作用，以期为针对DEPTOR的白血病靶向治疗提供理论依据。

申请人前期研究成果提示NOTCH1促进DEPTOR表达是急性T淋巴细胞白血病(T-ALL)发生过程中的重要分子事件。本项目旨在探索NOTCH1调控DEPTOR的分子机理以及DEPTOR促进T-ALL发生发展的生物学功能和作用机制。结合基因组表达谱分析、染色质免疫共沉淀实验和原代样本验证，我们证实NOTCH1直接结合在DEPTOR启动子区域并激活转录，发现DEPTOR对T-ALL细胞的生长存活至关重要，而且DEPTOR通过激活PI3K/AKT通路促进T-ALL发生发展，至此揭示了NOTCH1与AKT信号通路相互串话、协同促癌的新机制，也为临床联合NOTCH抑制剂和AKT抑制剂治疗T-ALL提供了重要的分子生物学依据(Oncogene 2017, 通讯作者)。此外，我们还拓展研究了NOTCH1/MYC轴在T-ALL及其他肿瘤中的功能作用。研究成果转化为4篇SCI论文 (3篇为通讯作者，1篇为合作作者)，简述如下：(1) 阐明NOTCH1调控的新型靶基因SHQ1通过增强癌基因MYC的剪接效率从而促进T-ALL发生发展的功能作用和分子机制(Nature Communications 2018, 通讯作者)；(2) 发现靶向抑制热休克蛋白HSP90可诱导NOTCH1迅速降解，从而发挥抗T-ALL的疗效 (Clinical Cancer Research 2017, 通讯作者)；(3)揭示转录因子MYC与必需氨基酸转运体SLC7A5/SLC43A1之间的正反馈调控回路，及其介导肿瘤代谢并促进肿瘤恶性发展的分子机制 (Cell Reports 2017, 通讯作者)；(4) 发现PLK1-Fbw7-MYC正反馈激活环路，由此提出PLK1抑制剂联合BCL2抑制剂用于治疗MYC高表达肿瘤的新策略(Molecular Cell 2016, 合作作者)。综上所述，我们圆满完成了项目申请书中拟定的全部研究内容，在知名期刊Oncogene上发表了学术成果。更重要的是，基于本项基金的资助，我们进而深入全面地探索了NOTCH1/MYC推动肿瘤恶性进展的功能作用和分子机制，在著名国际学术期刊上发表了一系列研究论文。这些研究成果不但有助于解析多种肿瘤发生发展的分子病理机制，而且为针对NOTCH1/MYC的分子靶向治疗提供了重要的新思路和潜在的用药新策略。