白血病新融合基因CHD1-RUNX1的致病机制研究

RUNX1 is a transcriptional factor with an important function in haematopoiesis and leukemogenesis. The rearrangements involving the RUNX1 gene had been detected in 10%-15% of patients with acute myeloid leukemia (AML) and about 25% of pediatric patients with B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (BCP-ALL). However, the role of RUNX1 fusion proteins in leukemogenesis remains largely unknown. In our previous study, we identified a cohort of patients with 21q22/RUNX1 rearrangements, excluding t(8;21)or t(12;21), by screening more than 5,000 patients with AML. Remarkably, we identified a novel fusion gene involving RUNX1 gene in a patients with AML by RNA-sequencing, which results in an fusion of RUNX1 to chromodomain helicase DNA binding protein 1(CHD1). We plan to determine the role of CHD1-RUNX1 fusion protein in leukemogenesis using multiple in vivo and in vitro techniques, such as gene transfection, gene expression microarray, and animal models. This study will provide more details on the pathogenesis of RUNX1 fusion protein in leukemia.

RUNX1是参与调控造血细胞生成的重要转录因子，可双向调节造血相关基因的表达。RUNX1是染色体易位最常累及的基因之一，约10-15%急性髓细胞白血病（AML）及25%儿童急性B淋巴细胞白血病患者可检出累及RUNX1基因的染色体异常。目前有关RUNX1融合蛋白的致白血病机制尚未完全明确。申请人自5000余例AML患者中，筛选到一组伴有21q22异常（排除t(8;21)和t(12;21)易位）的病例，并对其中1例t(5;21)(q21;q22)易位患者进行转录组测序，克隆到一个新的累及RUNX1和染色体结构域解旋酶DNA结合蛋白CHD1的融合基因：CHD1-RUNX1。本课题拟采用基因转染、基因芯片和小鼠移植模型等手段，从体内外两方面揭示CHD1-RUNX1融合蛋白致白血病分子机理和调控机制。本课题将为阐明RUNX1融合蛋白的致白血病机制、寻找新的治疗靶点、实现个体化治疗提供理论和实验依据。

CHD家族属于染色质重塑蛋白中的一员，共包括9个成员（CHD1-CHD9）。CHD1位于5q15-q21，对转录调控和胚胎发育有重要作用。CHD1的功能研究主要集中于实体肿瘤，在血液肿瘤中的作用尚不清楚。本研究检测了188例初诊AML患者，30例非恶性血液病患者诊断标本的CHD1基因表达水平，结果显示188例AML患者CHD1基因的表达显著低于非恶性血液病患者（P<0.0001）。伴有CHD1低表达的AML 患者具有较小的中位发病年龄（P=0.047），较低的血红蛋白数（P=0.001），CEBPA等位基因双突变的发生率降低（P=0.043）。在164 例 non-M3 AML 患者中，CHD1 低表达组常具有复杂核型（P=0.029），初始诱导CR 率显著低于 CHD1 高表达组（P=0.030）。OS（P=0.024） 及 EFS（P=0.032）在CHD1低表达组显著降低。单用化疗的68例non-M3 AML患者中，CHD1 低表达组 OS（P=0.047） 及 EFS（P=0.040） 显著降低。此外90 例正常核型non-M3 AML患者中，CHD1低表达组EFS也是显著降低（P=0.023）。多因素分析显示CHD1低表达对AML患者的OS 具有独立的预后意义（ HR=4.579;95%CI, 2.169-9.664, P=0.000）。RUNX家族属于异源二聚体转录因子中的一员，共包括三个成员（RUNX1-RUNX3）。RUNX1在血液疾病中的研究较多，它是一个重要的转录因子，在多种造血细胞中广泛表达，位于染色体21q22.3，调节造血细胞的分化、凋亡及自我更新。RUNX1是急性白血病中常见的染色体易位靶点，但目前仅发现20多种对手基因，本研究在我中心的1例t(5;21)(q21;q22)易位的患者标本中克隆出一个新的融合基因CHD1-RUNX1，保留了CHD1的N端和RUNX1的C端。体外实验表明与空载组相比，CHD1-RUNX1能显著提高32D细胞的生长能力（P<0.05）。此外流式细胞仪检测CHD1-RUNX1组32D细胞凋亡比例较对照组减少。本研究表明CHD1基因是一个抑癌基因，CHD1基因不同水平的表达可能是初诊AML患者危险分层的一个新指标。体外实验初步阐明了CHD1-RUNX1在白血病发生机制中的生物学行为，为后续致病机制研究提供实验基础。