IRF1在诱导分化过程中全基因组水平调控机制的研究

全反式维甲酸（ATRA）诱导分化治疗急性早幼粒细胞白血病（APL）的成功，使APL成为第一种可能治愈的成人白血病，然而ATRA的应用范围较为局限。大量的研究及我们的前期工作提示，与多种白血病及实体瘤发生密切相关的干扰素调节因子1（IRF1），在ATRA高效诱导APL细胞分化中起着关键作用，通过激活其下游靶基因参与多条重要的信号通路。IRF1的重要性还体现在抗肿瘤药物干扰素的临床应用中，不仅决定其疗效，还能作为判断预后的指标。本研究拟采用高通量ChIP-Seq技术，整合分子生物学、生物信息学等方法，研究IRF1在ATRA诱导分化早期的靶基因及下游调控的功能分子网络，不仅能深入阐明IRF1在ATRA高效治疗APL中的关键作用，揭示维甲酸通路和干扰素通路的交互作用机制，同时有助于进一步了解其在其它恶性肿瘤治疗中的意义，进而探索此高效治疗成功典范的普遍价值。

全反式维甲酸（ATRA）诱导分化治疗急性早幼粒细胞白血病（APL）的成功，使APL成为第一种可能治愈的成人白血病，然而ATRA的应用范围较为局限。大量的研究及我们的前期工作提示，与多种白血病及实体瘤发生密切相关的干扰素调节因子1（IRF1），在ATRA高效诱导APL细胞分化中起着关键作用。本研究利用了ChIP-seq技术，研究了ATRA诱导表达增加的IRF1在全基因组范围内的结合情况，得到IRF1在全基因组上的结合特征，发现IRF1作为重要的转录因子主要结合在下游靶基因的转录起始位点，并且具有保守型。同时对下游调控的靶基因进行了功能聚类分析，发现其中最显著的功能类别与蛋白代谢通路相关，这涉及一系列蛋白降解过程。其次还涉及细胞周期、分化、凋亡、RNA PolII转录等相关通路，同时也有IRF1自身的干扰素调节通路JAK-STAT通路等。这结果提示IRF1在ATRA作用早期诱导表达后，就可能通过诱导下游靶基因参与调控多种重要信号通路，参与到ATRA诱导分化过程中。并且进一步通过RNA干扰实验证实了在干扰IRF1的诱导表达后，ATRA诱导分化等下游多种重要通路都受到影响。证明了IRF1在ATRA作用中的重要性。进一步我们还针对一系列靶基因（PSMBs、CDKN2D等）在诱导分化过程中的重要作用也进行了深入功能分析，发现PSMBs被融合蛋白PML/RARα通过协同调控机制抑制表达，从而使得APL细胞逃避T细胞的识别和攻击。ATRA处理后通过上调PMSBs表达恢复T淋巴细胞对APL细胞的识别。这一工作从融合蛋白角度揭示了白血病细胞免疫逃避的分子机制，诠释了关键因子的异常转录调控对疾病发生发展的重要作用。发现PML/RARα能够特异性抑制的CDKN2D的表达，进一步深入研究揭示CDKN2D作为细胞周期和细胞分化协同调节因子，不仅影响了造血细胞的周期调控，同时还干扰了造血细胞的正常分化。这一工作从细胞周期调控及细胞分化共同调节因子受到抑制的角度解析了PML/RARα致白血病发生的致病机理。在研究过程中，我们也对高通量数据的分析方法进行研发，以期我们能够更好的挖掘高通量数据蕴藏的重要生物学意义。在本项目的资助下，共完成了9篇SCI文章，其中Blood一篇、PNAS一篇、Oncogene两篇。