PIK3CD及其突变在T急性淋巴细胞白血病中的作用及分子机制研究

T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) is a clonal malignancy of immature T cells. The disease onset of T-ALL may result from the accumulation of multiple gene mutation events. We performed whole exome sequencing and RNA-Seq in 130 T-ALL cases and identified a novel mutated gene PIK3CD with a mutation frequency of 6.2%. In addition, we found that PIK3CD co-existed with the fusion gene ZBTB16-ABL1 (which was previously identified in our cohort and could not lead to acute leukemia in mouse model) or STIL-TAL1 (which alone could not cause leukemia). Therefore, PIK3CD mutations are likely to synergize with ZBTB16-ABL1 or STIL-TAL1 to promote the development of T-ALL. This project intends to investigate the molecular mechanism of wild-type or mutant PIK3CD and its synergy with ZBTB16-ABL1 or STIL-TAL1 in T-ALL. Furthermore, we will explore the therapeutic effect of PIK3CD protein inhibitors to provide experimental evidence for clinical targeted therapy in T-ALL.

T急性淋巴细胞白血病(T-ALL)是一类恶性程度较高的非成熟T细胞恶性增殖性疾病，该类疾病从分子发病机制来说主要是多基因突变累积事件的结果。我们通过对130例T-ALL的基因组学分析发现了新的重现突变基因PIK3CD，突变频率为6.2%。此外，我们的病例显示PIK3CD与融合基因ZBTB16-ABL1（前期由我们课题组发现，在小鼠实验中无法引起急性白血病）或STIL-TAL1共存（单独不能引发白血病），因此，PIK3CD突变极有可能与ZBTB16-ABL1或STIL-TAL1协同作用促进T-ALL的发生。本项目拟在体外生化、细胞生物学及动物水平分别对PIK3CD的作用机制以及PIK3CD突变联合融合基因ZBTB16-ABL1或STIL-TAL1的协同发病机制展开深入研究，同时，探究PIK3CD蛋白抑制剂对携带PIK3CD突变的T-ALL的治疗作用，从而为该病的靶向治疗提供实验依据。

PIK3CD编码的p110δ蛋白属于磷脂酰肌醇-3-激酶家族，介导多种重要的细胞功能，诸如细胞的增殖、分化和迁移等。我们前期在大组急性淋巴白血病（ALL）患者中发现重现性的PIK3CD基因突变，并且发现该突变与融合基因ZBTB16-ABL1或STIL-TAL1共存，因此，本项目拟通过体外以及体内实验探究该基因及其突变在ALL中的作用。通过实验我们发现，PIK3CDE1021K突变可增强p110δ蛋白体外激酶活性，并且具有体外转化能力，可维持造血细胞干性，并且有连续克隆形成能力。然而，PIK3CDE1021K突变单独不能引起小鼠白血病，而叠加融合基因ZBTB16-ABL1或STIL-TAL1后，可使细胞获得转化能力，增强连续克隆形成能力，并可显著加快细胞增殖。PIK3CDE1021K突变叠加STIL-TAL1后，可引发小鼠T急性淋巴细胞白血病表型，流式细胞术显示小鼠胸腺细胞主要阻滞于DN阶段。进一步的机制研究发现，PIK3CDE1021K突变协同STIL-TAL1可激活WNT--catenin、IL6-JAK-STAT、VEGF信号通路，并促使ACSF3、CD40LG、PRKCQ、ZNF768和ZNF619基因高表达。敲低ZNF768可使细胞阻滞于G0/G1期，并调控下游细胞周期基因如CDK1、CCNB1等的低表达，从而影响细胞增殖能力。进一步的药物敏感性实验发现，表达PIK3CD突变和STIL-TAL1融合基因的细胞对p110δ抑制剂CAL-101敏感，CAL-101可显著延长小鼠生存周期，提示该抑制剂的潜在治疗作用。综上所述，PIK3CD突变及其伴随的融合基因参与了ALL的发生发展，我们的研究为该类疾病的临床个体化用药提供了理论参考。