CTCF通过ELL3介导HOXA9基因表达调控急性髓系白血病化疗敏感性

Aberrant expression of HOXA9 has been well documented in acute myeloid leukemia（AML）. While this abnormality is known to be associated with disease progression and poor prognosis, its underlying mechanism remains almost unknown. To this end, our previous studies have demonstrated that CCCTC binding factor (CTCF)-mediated epigenetic regulation plays an important role in abnormal expression of HOXA9 in AML. It was noted that deletion of CBS7/9, a critical CTCF binding site located between HOXA7 and HOXA9 genes, significantly down-regulated HOXA9 expression, thereby increasing chemotherapy sensitivity of AML. In the preliminary experiments, we also observed that CTCF regulated HOXA9 expression by recruiting ELL3 to the promoter of HOXA9 gene, while HOXA9 in turn increased ELL3 expression, thereby probably forming a positive feedback loop. Therefore, we here propose the in vitro and in vivo studies to validate the functional role of ELL3 in CTCF-mediated HOXA9 gene expression and chemotherapy sensitivity in AML, as well as to elucidate the mechanism by which ELL3 acts to control or contribute to regulation of HOXA9 gene expression by CTCF. We expect that these proposed studies would provide a new insight into the mechanism for abnormal expression of HOXA9 in AML as well as a novel therapeutic strategy and potential target for treatment of this disease.

HOXA9基因表达异常与急性髓系白血病（AML）发生、发展密切相关，但其在AML中表达的调控机制尚不清楚。我们前期研究发现，CCCTC结合因子（CTCF）介导的表观遗传学机制是调节AML中HOXA9基因表达的重要因素，CBS7/9则是CTCF介导HOXA9基因表达的主要结合位点，而敲除CBS7/9序列既可显著下调HOXA9的表达，又能提高AML细胞对Ara-C的敏感性，但其具体的分子机制尚待阐明。我们预实验发现，CTCF通过募集转录延伸因子ELL3调控HOXA9的表达，HOXA9又可反馈促进ELL3的表达，从而形成一种正反馈调节环路。因此，本项目拟在细胞、分子、动物实验水平，探明ELL3是否是调节AML细胞中CTCF介导HOXA9表达及化疗敏感性的关键蛋白及分子靶点，以期阐明AML中CTCF介导HOXA9基因异常表达的表观遗传调控机制，为AML治疗提供新的干预靶点和策略。

急性髓系白血病(acute myeloid leukemia, AML)是以干细胞克隆性增生和髓系分化障碍为特征的一类高度异质性血液系统恶性肿瘤。目前AML患者治疗处于瓶颈期，传统化疗方案和造血干细胞移植技术已很难再显著提高AML疗效，近年来新的靶向药物应用一定程度上改善AML疗效，但主要集中在FLT3和IDH2抑制剂，只能针对少数特殊类型的AML，且实际临床疗效尚欠满意。而免疫治疗在AML应用还不够成熟，因此，急需开拓新的治疗靶点和治疗策略。.近年来，溴结构域与超末端结构域(BET)在调控细胞周期和介导基因转录中发挥重要作用，与AML关系密切，是表观遗传学的重要靶点之一。既往研究表明BET抑制剂在体内外均显示抗白血病效应。在AML细胞株和白血病小鼠中，BET抑制剂能下调MYC表达，阻滞细胞周期而抑制白血病细胞增殖和诱导细胞分化。目前已有多种不同BET家族抑制剂已进入临床试验阶段，在AML治疗中初见成效。随着BET抑制剂的广泛应用，耐药成为一个不可忽视的问题，极大地限制了其有效性和抗瘤谱。白血病干细胞是导致AML对BET抑制剂耐药的主要根源。然而，其确切机制目前尚不清楚，仍需进一步研究。我们前期研究发现，CCCTC结合因子(CTCF)介导的表观遗传学机制对建立和维持AML的HOXA基因染色质结构起到了不可替代的作用。.我们首先通过CRISPR-CAS9技术构建AML细胞的CBS7/9敲除细胞系，结果显示敲除CBS7/9结合位点使得活化的HOXA后蔟基因表达显著下调，同时此区域的活化性组蛋白H3K4me3减少而抑制性组蛋白H3K27me3增加。体外研究发现敲除CBS7/9可抑制AML细胞的增殖及增强BET抑制剂的杀伤作用。其次，我们将外源性HOXA9片段导入CBS7/9敲除的AML细胞中，发现HOXA9过表达能活化MAPK信号通路，减弱CBS7/9敲除对AML细胞增殖及BET抑制剂杀伤作用的影响，进一步证实敲除CBS7/9增强BET抑制剂对AML细胞的杀伤作用与HOXA9表达相关。最后，本研究证实ELL3是AML细胞中CTCF介导HOXA9基因表达的表观遗传调控机制的关键因子，并评价以ELL3为生物靶点在抗AML增殖和增强BET抑制剂敏感性方面的作用和疗效。.本研究首次发现在人AML中CTCF介导的表观遗传调控对HOXA基因的影响，进一步发现CBS7/9是参与形成HO