急性淋巴细胞白血病中IKAROS通过组蛋白修饰机制调控WDR5及作为新治疗靶点的研究

Our findings indicated that WDR5 can promote the cell proliferation in acute lymphoblastic leukemia (ALL) and the strong IKAROS binding peaks are detected in the promoter region of WDR5 in ALL by ChIP-seq. Thus our hypothesis for this study is: IKAROS regulates the expression of its target gene WDR5 through histone modification and chromatin remodeling, which plays an important role in oncogenesis /development of B-cell ALL and disease progression; IKAROS activator - CX4945 by restoring IKAROS tumor suppressor function may have synergistic anti-tumor effect with WDR5 shRNA or WDR5 inhibitor in ALL. We will use cell model (cell lines and primary cells), mouse model (PDX), living imaging, CRISPR gene editing technique, chromatin immunoprecipitation (ChIP), luciferase reporter assay, lentiviral shRNA interference, cell proliferation and synergy analysis, apoptosis assay and flow cytometry to demonstrate our hypothesis. This study has great significance to elucidate the underlying epigenetic mechanism of IKAROS regulation on the expression of its novel target WDR5 in B-ALL and to provide a theoretical basis for developing the novel target therapy on high-risk B-ALL.

本课题针对我们发现WDR5在急性淋巴细胞白血病（ALL）中有促进肿瘤细胞增殖作用及其启动子区有IKAROS显著结合位点，提出以下科学假说：IKAROS通过组蛋白修饰和染色质重塑的表观遗传学机制，调控其靶基因WDR5，在B细胞ALL(B-ALL)的发生和疾病进展中发挥重要作用；IKAROS活性增强剂能重建IKAROS肿瘤抑制功能，与WDR5下调及抑制剂具有协同抗白血病细胞作用。本课题通过细胞模型[B-ALL细胞系和病人原代细胞]和动物模型[荧光素酶修饰人原代白血病细胞xenograft(PDX)小鼠]，采用CRISPR基因编辑技术、染色质免疫共沉淀、荧光素酶活性检测、慢病毒shRNA干扰、细胞增殖检测和协同作用分析、流式技术检测细胞凋亡和细胞周期等方法论证以上假说。对深入阐明B-ALL中新预后分子标记IKAROS对新靶点WDR5的表观遗传学调控机制有原创性意义，为探索新靶点治疗提供理论依据。

本课题针对前期发现，开展深入机制探索，采用CRISPR基因编辑技术、染色质免疫共沉淀、慢病毒shRNA干扰技术、细胞增殖检测和协同作用分析等研究方法，主要研究内容（1）IKZF1编码蛋白Ikaros是否直接结合在WDR5启动子区调控其在B-ALL细胞系和原代细胞中的表达;（2）IKAROS是否通过组蛋白修饰和重塑染色质空间结构的机制调控靶基因WDR5表达;（3）新治疗靶点WDR5的抑制剂联合CK2抑制剂是否在体外具有协同抗白血病细胞作用;（4）WDR5的抑制剂联合CK2抑制剂是否在体内具有协同抗白血病细胞作用。研究结果和数据从多角度、多层面论证了科学假说，发现IKZF1编码蛋白直接结合于WDR5启动子区，通过多种相互关联的组蛋白修饰作用，重塑染色质空间结构，从而调控WDR5在B急淋细胞和病人白血病细胞中表达，在B急淋的发生和复发难治、耐药中发挥重要作用；CK2抑制剂能重建IKZF1肿瘤抑制功能，与WDR5下调及其抑制剂具有协同抗白血病细胞作用。本研究对临床筛选高危和耐药亚型以及开发新靶点药物提供了应用前景。已标注本项目资助的研究成果如下：已发表第一/共同第一或通讯/共同通讯作者SCI论文20篇，其中影响因子10分以上2篇，分别发表于血液病学领域权威期刊Blood(IF 22.113)和Leukemia(IF 11.528)；已发表通讯作者中文核心期刊论文5篇；已发表通讯或第一作者国际会议论文10篇，其中3篇口头报告，7篇壁报交流；已申报专利成果3项；已获得科技成果奖2项；在本课题研究结果基础上已获得1项国家自然科学基金面上项目和1项省级人才项目；本项目完成期间培养博士研究生8名、硕士研究生4名，其中2名博士研究生获得“江苏省研究生科研创新计划项目”，1名博士研究生入选“东南大学国家留学基金委创新型人才国际合作培养项目”。