Wnt信号通路共抑制分子Tle调控小鼠造血干细胞的机理研究

Hematopoietic stem cells (HSCs) have self-renew capability to produce themselves, and can also differentiate to mature cells in the blood system. The accumulation of gene mutations resulted in malignant transformation from hematopoietic stem cells to leukemic stem cells (LSCs). For a long time, the effector/β-catenin of canonical Wnt signaling pathway were thought to maintain HSCs homeostasis and leukemia progression, but the role of its key co-repressor/Tle is neglected. In this study, We unexpectedly found that Tle could promote HSCs self-renewal, the self-renewal ability of HSCs were severely diminished. Recently the mechanism in regulating HSCs remains unclear. We will utilize Tle gene deficient mice and acute myeloid leukemia mice model to determine: (1) HSCs function alteration, (2) the possible roles in leukemia initiation, (3) the underlying mechanism that Tle regulates HSCs and LSCs activity. This project will expectedly provide the opportunity to cipher Tle function independent on Wnt pathway, to further understand Wnt pathway from another side, and hopefully propose new strategies for acute myeloid leukemia therapy.

造血干细胞（HSCs）具有自我更新、分化为血液系统成熟细胞的能力。基因突变积累会导致其恶性转变为白血病干细胞（LSCs）。长期以来，认为经典Wnt信号通路关键效应分子β-catenin在HSCs稳态维持、促进白血病发生中扮演重要的角色，但是Wnt信号通路关键共抑制分子，Tle在HSCs及白血病发生中的角色却被忽视了。我们前期研究中，意外发现Tle能促进HSCs自我更新，缺失Tle情况下，小鼠HSCs自我更新能力严重受损。然而，其影响HSCs功能的调控机制尚不明确。本项目拟以造血系统条件性敲除Tle基因小鼠和急性髓系白血病小鼠模型（AML），探讨（1）缺失Tle的HSCs生物学功能的改变；（2）Tle在急性白血病发生中的角色；（3）Tle调控 HSCs和LSCs生物学活动的机制。本项目将便于充分认识Wnt信号通路及Tle的生物学功能，可能为急性髓系白血病治疗提供新的策略。

本研究在2016 （JBC）、2017（Cell Stem Cell）年发表的Wnt信号通路关键转录激活因子Tcf1/Lef1调控正常造血干细胞（HSCs）和慢性髓系白血病干细胞（LSCs），以及我们发现转录因子Tcf1具有组蛋白去乙酰化酶活性的研究基础上，初步发现Wnt信号通路共抑制分子Groucho/Tle家族中Tle1/Tle4在小鼠造血细胞中条件性敲除后，造血干细胞发育以及下游可能靶基因与转录因子Tcf1/Lef1敲除相似。.基于以上，提出了Wnt信号通路共抑制分子Groucho/Tle家族基因与转录因子Tcf1/Lef1协同调控中枢免疫系统的髓系造血干细胞发育可能机制。发现敲除Tle1/Tle4对造血干细胞发育影响较弱，在Tle1、Tle4敲除基础上敲除Tle3，小鼠造血干细胞自我更新受阻，表明Tle家族基因在正常造血干细胞发育中具有明显的功能冗余性，造血干细胞G0期大量减少，相应的G1、G2/S/M期明显增加，造血干细胞pool失去了quiescence。造血干细胞自我更新能力缺失，特别是造血干细胞分化为外周免疫器官免疫细胞的数目受到严重影响。与造血干细胞Progenitor发育相关基因表达明显降低，并且糖代谢相关基因表达明显受到抑制。同时，与先天性免疫相关的基因表达明显升高，特别是IFN responsive genes以及相关signaling基因表达明显增加。目前推测可能是由于造血干细胞维持髓系细胞自我更新能力降低，然而更加趋向于淋巴系先天性免疫细胞发育。在机制研究方面，发现Groucho/Tle家族基因并不是通过与Wnt信号通路转录因子Tcf1/Lef1相互作用，发挥基因表达抑制作用。转录因子Tcf7/Lef1是通过招募甲基转移酶（HMT）Ezh2作为其co-activator，磷酸化的Ezh2能够促进血液循环系统中CD4+TFH细胞发育。来源于造血干细胞成熟的CD4+T细胞分化为辅助T细胞时，不是通过Tle家族基因，而是通过Tcf1/Lef1内部去乙酰化酶（HDAC）活性抑制T细胞共抑制分子CTLA4。以上研究成果以研究性论文形式分别发表在Nature Communication和PNAS，国家自然科学基金青年项目（31801222）资助作为第一标注。