Notch信号通路在幼年型粒单核细胞白血病中细胞自主性和非细胞自主性作用的研究

Previous studies showed that Notch signaling can be either oncogenic or tumor suppressive during tumorigenesis. At present, there is no report about the role of Notch signaling in Juvenile myelomonocytic leukemia (JMML). Our preliminary data showed that downregulation of Notch signaling significantly promotes JMML development, including shortened survival and further enlarged spleen, in a KrasG12D induced JMML mouse model, which suggests that Notch signaling is involved in the development of JMML. To further investigate the underlying cellular mechanism, we will use bone marrow transplantation to study both cell-autonomous and non-cell-autonomous effects of Notch signaling in same JMML mouse model simultaneously. By transplanting bone marrow cells from JMML mice into wild type recipient mice, we can investigate the cell-autonomous effects of Notch signaling in JMML development. We will use RNA-seq to explore the gene expression after downregulation of Notch signaling. Meanwhile, bone marrow cells form wild type mice will be transplanted into JMML recipient mice by reciprocal transplantation. Then, we can study the non-cell-autonomous effect of Notch signaling in JMML development. Cytokine array will be used to study the changes of cytokines after downregulation of Notch signaling in the bone microenvironment. Our study will provide insight into the pathogenic and therapeutic roles of Notch signaling in JMML.

Notch信号通路参与多种肿瘤的发生发展，目前尚无Notch信号通路在幼年型粒单核细胞白血病（JMML）中功能的研究。我们前期研究发现，在癌基因KrasG12D诱导的JMML小鼠中下调Notch信号通路，可以显著缩短小鼠的生命周期并促使小鼠脾脏进一步增大，提示Notch信号通路参与了JMML的发生发展。本项目拟在前期研究的基础上, 通过将疾病小鼠的骨髓细胞移植到健康受体小鼠体内，分析受体小鼠疾病相关指征，利用流式细胞仪检测造血系统变化, 并利用RNA测序进行转录组学分析，从而可以研究下调Notch信号通路在JMML中的细胞自主性作用。同时，将健康小鼠的骨髓细胞移植到疾病小鼠体内，分析小鼠疾病相关指征，利用细胞因子芯片分析细胞因子表达，以研究Notch信号通路在JMML中的非细胞自主性作用。本项目将为JMML的致病机制提供新的线索，并为Notch信号通路在JMML中的临床应用提供理论依据。

本课题利用基因工程小鼠，研究了Notch信号通路在幼年型粒单核细胞白血病(JMML)中的作用。我们发现的在小鼠中抑制Notch信号通路后，JMML的发生发展明显被增强，小鼠脾脏明显增大，生存周期显著缩短。我们证明抑制Notch信号通路的激活，在野生型小鼠中，确实可以促进JMML的发生和发展，但不能促进疾病的急性转化。同时，也揭示，Notch信号通路的激活可能是T细胞淋巴瘤的发生的必要条件。.随后，我们开展了骨髓移植实验，深入研究了Notch信号通路在JMML中的细胞自主性作用。我们发现，在骨髓移植的小鼠模型中，下调Notch信号路，可以完全抑制T细胞淋巴瘤的发生，并可以降低髓系白血病发病的几率。我们进一步发现，Notch信号通路主要通过影响髓系祖细胞来影响白血病的发生发展，抑制Notch信号通路可以显著降低髓系祖细胞的克隆形成能力，并抑制其细胞周期进展。通过RNA-seq，我们发现髓系祖细胞中的很多信号通路被Notch信号通路影响，包括细胞代谢，MAPK信号通路等。重要的是，我们发现，抑制Notch信号通路可以抑制白血病细胞的氧化磷酸化信号通路，进而可以进一步的激活RAS信号通路，我们同时发现，Notch可通过下调RAS信号通路抑制分子DUSP1进一步激活RAS通路。最后，我们发现，联合抑制MEK信号通路和氧化磷酸化信号通路可以更有效的杀伤白血病细胞。最后我们通过互惠抑制的方法，研究了Notch信号通路在骨髓微环境中的作用，我们发现Notch信号通路在骨髓微环境中主要发挥抑癌基因的作用。.我们的研究主要是明确了Notch信号通路在JMML中的作用，并且我们首次在同一病种中发现，Notch同时具有促癌和抑癌的作用，其细胞自主性作用与非细胞自主性作用的平衡决定了Notch通路在白血病中的最终作用。