m6A RNA去甲基化酶FTO介导的RNA表观遗传调控PDL1在白血病酪氨酸激酶抑制剂耐药中的研究

Leukemia is an aggressive malignancy frequently associated with activating mutations of tyrosine kinases (TKs), including BCR/ABL, c-KIT and FLT3 etc. Many tyrosine kinase inhibitors (TKIs) against these mutations have entered the clinic, but the rapidly acquired resistance to TKIs represents a major hurdle to successful leukemia treatment. More importantly, targeting genes-independent mechanism plays a key role in contributing to TKIs resistance. N6-methyladenosine (m6A) on mRNAs is critical for various biological processes, yet whether m6A regulates drug resistance remains unclear. FTO, as an m6A demethylase, plays a critical oncogenic role in human leukemia..A major feature of immune evasion in cancer cells is the expression of multiple inhibitory ligands, notably the programmed cell death-ligand 1 (PD-L1), on the surface of cancer cells. Because PD-L1 blockade have yielded promising clinical effects, understanding the regulatory mechanism of PD-L1 may identify biomarkers and/or develop combinatorial strategies for clinical use..In this study, we proposed that a mechanism of immunosuppression in cancer cells through FTO-mediated epigenetic regulation of PD-L1. This regulatory event may critical for controlling TKIs in leukemia..We anticipate that this study may provide insights into mechanisms between RNA epigenetic and anti-tumor immunity, and establish an effective therapeutic strategy and clinical potential for overcoming TKIs resistance in human leukemia.

酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）在白血病中的耐药问题长久以来是人类攻克癌症的难题之一，不依赖药物靶点的耐药问题是药物耐药的重要分子机理。mRNA甲基化即mRNA分子腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修饰（N6-methyladenosine，m6A）是表观遗传学的新兴领域。m6A RNA去甲基化酶FTO参与并调控mRNA的稳定性，定位，运输，剪切和翻译，并刚刚发现在白血病发生发展中扮演着癌基因角色。程序性死亡受体配体1（PDL1）作为关键性负性调节分子使得T细胞功能失调引发肿瘤细胞免疫逃逸。本项目拟利用TKIs在白血病中耐药这一重要科学问题，研究FTO介导的m6A RNA表观遗传转录后调控PDL1在白血病酪氨酸激酶抑制剂中的作用，阐明RNA甲基化调控抗肿瘤免疫的重要作用，进一步揭示TKIs耐药的RNA表观遗传机理。本项目的完成有助于我们加深对肿瘤耐药的机理的新认识，并为肿瘤治疗开辟新的途径。

急性髓系白血病（AML）是最常见的骨髓系白血病类型。大多数患者可以用骨髓移植、化疗、靶向治疗、免疫治疗等方式使症状深度缓解并延长生存期，然而，这些治疗模式在很大程度上不能完全根除白血病细胞导致治疗进程中的耐药及复发。m6A-RNA去甲基化参与调控mRNA的稳定性并在AML耐药复发中扮演着重要角色。本项目针对AML治疗中复发及耐药这一重要科学问题，提出一系列解决方案，具体研究内容及重要结果包括：①发现AML治疗中m6A甲基化调控新机制。AML治疗中由氧化应激介导的铁死亡能调控价铁依赖的双加氧酶家族FTO及ALKBH5活性进而调控m6A甲基化，这种关系能促进PDL1介导的免疫治疗。②设计合成一种金纳米棒复合物GNRa-CSP12，能通过结合AML细胞内源性谷胱甘肽（GSH）改变细胞氧化/还原平衡，一方面使得AML细胞脂质过氧化水平升高激活铁死亡；另一方面消耗内源性的Fe2+转换为Fe3+，使得在AML高表达的Fe2+依赖的m6A去甲基化酶FTO和ALKBH5活性被抑制，进而调控m6A甲基化介导的靶基因。GNRa-CSP12不仅能够克服m6A介导的白血病TKI耐药，还能协同PDL1抗体提高白血病的免疫治疗效果。③我们设计合成了一种表面融合铁调素肽、白血病细胞膜，内部装载金纳米颗粒的中空介孔普鲁士蓝的纳米复合材料，能通过铁死亡效应及m6A调控协同PDL1抗体增强T细胞介导的免疫应答。④设计合成负载FTO抑制剂的GSH印记金纳米团簇。其能在骨髓龛中选择性地靶向白血病干细胞，并能通过增强m6A甲基化，使癌基因转录及翻译稳定性降低进而抑制细胞增殖。该团簇能增强PDL1抗体的对小鼠白血病的免疫应答。⑤拓展研究了光热治疗协同m6A甲基化调控因子介导的光热免疫治疗用于实体瘤的研究。设计合成一种具有近红外II区吸收的光热金纳米棒，在装载m6A-RNA结合蛋白YTHDF1的siRNA或FTO抑制剂后，该纳米平台在近红外激光的激发下，能有效激活荷瘤小鼠肿瘤免疫原性细胞死亡，并释放肿瘤相关抗原，这些抗原能激活m6A甲基化介导的DC细胞成熟或T细胞激活，随后增强免疫应答并对转移的肿瘤细胞进行杀伤。本项目的研究，阐明了白血病治疗中m6A甲基化与免疫治疗的关联，拓展了以m6A甲基化为靶点的纳米治疗策略，这种策略不仅针对白血病也能应用于实体瘤的治疗，并为癌症治疗开辟新的途径。