1q+高危和难治/复发多发骨髓瘤KDM4A-HIF-1β/NF-κB介导骨髓缺氧微环境和耐药的关系

Lack of effective treatment for patient with high-risk (e.g., 1q21 gain or 1q+) and relapsed/refractory multiple myeloma (MM), due to poor understanding of the mechanisms underlying primary and acquired drug-resistance, currently represent two major challenges in clinical practice. Recently, it has been demonstrated that hypoxia up-regulates KMD4A, a lysine demethylase, which in turn triggers site-specific copy gain of 1q21-23 where HIF-1β and NF-κB-related genes localize. Our preliminary results showed that KMD4A and HIF-1β were highly expressed, accompanied by NF-κB activation, in both 1q+ and acquired bortezomib-resistant MM cells. Thus, we hypothesize that hypoxia in bone marrow microenvironment may cause 1q21 copy gain via KMD4A upregulation, resulting in HIF-1β amplification and NF-κB activation. Here, we propose three specific aims: a) define the hypoxia-KDM4A-1q21-HIF-1β/NF-κB signaling cascade in 1q+ and bortezomib-resistant cells; b) explore the functional role of the novel KDM4A-HIF-1β/NF-κB pathway in primary (1q+) and acquired (RRMM) drug-resistance; and c) validate the relationship between KDM4A-HIF-1β/NF-κB activation and clinical outcomes of patients with 1q+ high-risk MM or RRMM. We anticipate that these studies would provide an entirely new insight into drug-resistance in high-risk MM and RRMM.

伴高危细胞遗传学异常（如1q21扩增，1q+）和复发难治(RR)的多发性骨髓瘤（MM）存在原发和获得性耐药。由于对耐药的原因、功能及其调控机制认识不足，尚缺乏有效治疗，是目前临床的两大难题。最近报道缺氧可能上调KDM4A，致1q21-23扩增，而该区域含有HIF-1β及NF-κB相关基因。我们前期工作发现，1q+及硼替佐米(Btz）耐药细胞系中KDM4A和HIF-1β高表达，伴NF-κB激活。据此，我们假设骨髓缺氧微环境可能通过KDM4A上调，1q扩增，导致HIF-1β及NF-κB激活，参与耐药。因此，本课题拟阐明：缺氧-KDM4A-1q21-HIF-1β/NF-κB通路与原发性（1q+）和继发性（RRMM）耐药的关系；KDM4A-HIF-1β/NF-κB通路在耐药中作用及分子机制；1q+和RRMM患者中该通路与耐药、预后的关系，以期从全新的角度认识1q+高危亚型MM和RRMM的耐药机制。

1q扩增代表多发性骨髓瘤（MM）中最常见的高危细胞遗传学异常（CA），其与复发难治MM（RRMM）代表当前临床治疗的两大难题，当前治疗中尚不能改善其不良预后，主要原因是1q扩增驱动原发性耐药和获得性耐药的机制不明，故缺乏分子靶点。通过本项目的研究，我们从转录因子和表观遗传的角度，为认识1q扩增介导原发性耐药、RRMM继发性耐药、及骨髓微环境诱导耐药的分子基础提供了新的思路和证据，并发现耐药相关的新分子靶点，重要结果包括：1）首次揭示了HIF-1b在1q扩增高危亚型MM、获得性耐药、及骨髓缺氧微环境诱导Btz耐药的共同新机制，并发现HIF-1b作为NF-kB信号途径的下游分子，可能成为克服1q扩增高危亚型原发性耐药、RRMM获得性耐药及微环境介导耐药的新靶点；2）首次发现KDM4A是MM中一个新的肿瘤抑制因子（与其在实体瘤中的促癌基因作用相反），验证了其作为1p区基因对1q21区基因表达的负调控作用，从而揭示了1q扩增高危亚型MM中1q21区基因表达调节的新机制，同时发现KDM4A作为组蛋白去甲基化酶，其在1q扩增高危亚型MM原发性耐药、RRMM获得性耐药、及骨髓缺氧微环境诱导耐药中起重要作用，为从表观遗传学角度认识这些MM耐药的机制提供了新的线索和分子靶点；3）首次发现TET2在MM及其获得性耐药中的作用，以及直接或通过KDM4A对1q21区基因表达的负调节作用，进一步拓展了1q扩增高危亚型MM的分子调控机制，提出TET2作为介导DNA去甲基化的表观修饰酶，是继KDM4A之后，第二个与1q扩增MM及RRMM相关的另一新表观靶点。同时，本项目还围绕1q扩增高危MM开展或完成了以下临床转化研究：a）全国多中心MM细胞遗传学异常（CA）流行病学调查；b）1q扩增高危亚型MM的临床特征；c）1q扩增高危亚型MM的疗效和预后；d）1q扩增与早期死亡；e）1q扩增与早期复发；f）1q扩增与双打击MM；g）1q扩增与IgD型MM；h）1q扩增与MRD。系统阐述了1q扩增MM的流行病学和临床特征、疗效和预后、及其与多种临床预后相关因素的关系，为其精准临床诊疗体系和指南的建立，奠定了基础。