内质网应激介导的miR-24异常表达在苯致急性粒细胞白血病中的机制研究

Benzene and its derivatives is widely used in industry as industrial chemical raw materials and industrial solvent. Long-term exposure to benzene can cause leukemia, aplastic anemia and other malignant diseases. However, the pathogenic mechanism of benzene induced leukemia is not clear. Our previous study displayed that miR-24 was abnormally high expressed in the peripheral blood in individuals with benzene exposure. Furthermore, we investigated miR-24 in bone marrow of 10 patients with benzene induced leukemia, and it was also over-expressed. These results suggested that miR-24 may participate in the development of benzene induced acute myelocytic leukemia. Through bioinformatics analysis, we found that ATF4, the key gene involved in endoplasmic reticulum stress caused by benzene and its metabolites, could bind to miR-24-2 promoter region. In the following study, we tend to verify the molecular mechanism of miR-24 in benzene induce leukemia. This study has strong theoretical basis and clinical significance, which could also provide a noble direction in the prevention and therapy of benzene induced acute myelocytic leukemia.

苯及其衍生物是工业中最广泛使用的化工原料和工业溶剂。长期接触苯可导致白血病、再生障碍性贫血等恶性疾病的发生，严重危害了职业工人的健康和生命，然而其致病机制尚不清楚。本课题组前期研究结果显示，在苯暴露人群外周血中，miR-24呈高表达状态。同时，在10例苯致急性粒细胞白血病患者骨髓中miR-24均异常高表达，提示miR-24可能参与了苯致白血病的发生发展。通过生物信息学分析，我们发现苯及其代谢物引起的内质网应激反应中关键基因ATF4可与miR-24-2启动子区结合。在后续研究中，我们拟从人群、动物和细胞三个层面进一步探讨苯介导的内质网应激与miR-24之间的相互作用，从表观遗传学角度阐明苯中毒引起急性粒细胞白血病的作用机制，为苯致急性粒细胞白血病的诊断与治疗提供新的研究方向和治疗策略。

背景：苯及其衍生物是工业中最广泛使用的化工原料和工业溶剂。长期接触苯可导致白血病、再生障碍性贫血等恶性疾病的发生，严重危害了职业工人的健康和生命，然而其致病机制尚不清楚。近年来内质网应激成为了白血病病因学研究的热点，本课题组以苯致白血病为切入点，以内质网应激引发ceRNA的形成为主线深入开展研究，为苯致急性粒细胞白血病的诊断与治疗提供新的研究方向和治疗策略。.方法： 通过接触苯工人的外周血检测及骨髓高通量芯片检测结果的交叉比对确定苯相关异常表达非编码RNA。于此同时检测相应miRNA在苯致急性粒细胞白血病患者与非苯接触粒细胞患者骨髓中的表达情况，以确定苯特异性miRNA。通过Western blot及Realtime-PCR技术检测苯处理后细胞中内质网应激不同信号通络（ATF-4、ATF-6及XPB-1）的表达与激活情况。采用生物信息学分析，进一步找寻ATF4与目标miRNA的启动活性之间关系及目标miRNA的下游靶基因，并通过截断实验、双荧光素酶报告实验等方法加以验证。通过动物实验进一步证明内质网应激与苯特异性miRNA之间的联系与具体调控机制及对动物表型的影响。.结果：苯处理后的HSPC-1细胞系中，内质网应激中PERK及eIF2α的表达量变化范围不大但磷酸化水平增加，ATF-4表达量增加；而其他内质网应激信号通路如ATF-6及XPB-1及其相应信号通路上下游蛋白均无显著变化。生物信息学软件分析ATF-4可能通过结合miR-24的启动子区进而影响miR-24在苯接触工人体内表达量。同时生物信息学预测miR-24作用的靶基因为MKP7。后续细胞系内的荧光素酶报告基因及动物实验均证实了miR-24通过下游MKP7基因最终激活MAPK信号通路，影响造血干细胞凋亡。.结论：我们结合人群、动物和细胞三个层面，我们发现苯致粒细胞白血病中，能够特异性激活PERK-eIF2α-ATF4并从表观遗传学角度激活miR-24/MKP7/MAPK信号轴，该机制可能作为区别苯与非苯接触白血病的重要依据，用于苯致急性粒细胞白血病这一职业病的诊断鉴定，并为其后续治疗提供新的策略与靶点。