转录因子PTTG1在MLL白血病中的作用机制及临床预后价值研究

The Mixed-Lineage Leukemia (MLL) rearrangements are common cytogenetic abnormalities in pediatric acute myeloid leukemia (AML), which carrying a poor prognosis as a whole. However, the subtypes of MLL leukemia are heterogeneous, with different prognosis accurately. Further exploring the prognostic predictor and the transcriptional pathogenesis has scientific significance. In our preparatory work, we extracted gene expression profiles of MLL leukemia from AML patients with bioinformatics methods. Further analysis lead to the identification of a prognostic predictor, the pituitary tumor transforming gene 1(PTTG1). RNAi-mediated knockdown of PTTG1 in MLL leukemia cell lines THP-1 suppress cell proliferation and induce apoptosis, as well as modulates G1/S-phase transition. We presume that PTTG1 might modulate some signal pathway which affecting expressions of target genes at downstream, as a result, facilitate the occurrence and development of MLL leukemia. A number of techniques, such as gene transfection and overexpression, gene knockdown by RNA-interference, as well as bioinformatics and functional genomics will be used to revealing the target genes of PTTG1 at downstream and the transcriptional signal pathway of PTTG1 underlying MLL leukemia. Meanwhile, we will also explore the practicability of PTTG1 as a prognostic predictor by detecting samples of AML patients in clinical. Our research can contribute to the pathogenesis of MLL leukemia with a novel signal pathway; and PTTG1 may serve as a prognostic predictor for AML patients with MLL rearrangements. The brand new sight to the accurate risk classification, prognostic prediction and target therapy for MLL leukemia has scientific significance.

伴混合细胞白血病（MLL）重排的儿童急性髓系白血病（AML）总体预后差，但其各亚型的预后仍存在异质性，深入寻找潜在预后预测因子，具有科学意义。本课题组在前期采用生物信息学分析找到转录因子垂体瘤转化基因（PTTG1），能够特异性的预测MLL白血病预后，体外实验提示PTTG1具有促进肿瘤细胞生长的作用。我们推测：PTTG1通过转录调控相关通路，调节下游靶基因的表达，促进MLL白血病的发生、发展。本课题将检测AML细胞株中PTTG1表达情况，通过敲低及过表达实验，验证其在MLL白血病中的特异性；同时拟采用ChIP-seq及RNA-seq技术，从蛋白水平及转录调控层面筛选PTTG1调控的靶基因，并通过通路富集分析其在MLL白血病中的调控通路；此外检测临床AML病人标本，结合临床信息，分析PTTG1作为独立预后预测因子的价值。本课题对于探索 MLL白血病的致病机制、预后预测及靶向治疗具有科学意义。

MLL白血病是一类恶性程度高、临床预后差的急性白血病，其致病机制仍未完全清楚，转录调控紊乱是诱发该类白血病发生的一个重要因素。本课题组在前期工作中，发现了转录因子PTTG1在MLL白血病中具有促进肿瘤细胞生长的作用，且具有潜在预后预测作用。因此我们检测了AML病人标本中PTTG1表达水平，并进行了生存分析，但我们发现PTTG1的表达与患者的性别、年龄、初诊白细胞数、血小板数、初诊FAB亚型及融合基因表达情况无显著相关性，且在不同诱导缓解治疗反应组中也无统计学差异。生存分析显示PTTG1高表达组在总体生存和无复发生存上较PTTG1低表达组更高，但无显著差异。基于临床相关实验相关性不显著，且生存分析与预实验结果不一致，因此我们调整了研究方向。我们在同期的另一部分工作中发现转录因子PU.1通过MEIS/HOX通路对MLL白血病的发生发展起重要作用，同时它能通过激活其下游靶基因-异体移植炎性因子AIF1独立起作用。PU.1及其靶基因AIF1在单核细胞白血病中的表达水平较其他AML亚型显著升高。我们利用shRNA分别对三种单核细胞白血病细胞系（THP-1, MV4-11, U937）以及三种其他亚型白血病细胞系（Kasumi-1, K562, NB4）中的AIF1进行了敲低，发现AIF1能够特异性的增强单核细胞白血病细胞增殖，过表达AIF1能够逆转AIF1敲低时的表型；细胞周期分析发现敲低AIF1能够造成单核细胞由G1期到S期的阻滞。进一步通过小鼠实验，我们证实AIF1能够增强细胞自我更新能力并加速白血病的发生。AIF1敲低后的THP-1异种移植小鼠体内白血病干细胞的频率降低且生存期被延长。对AIF1敲低前后的RNA-seq数据分析表明敲低AIF1能够上调NFκB信号通路相关基因，进而导致白血病细胞的凋亡，以上研究表明 AIF1 在单核细胞白血病的发生发展中起重要作用。进一步我们检测了临床初诊患儿骨髓样本及血清中AIF1的表达水平，发现其在M4、M5亚型中表达较高，且高表达者总体生存偏低。通过本研究工作，我们首次发现并证实PU.1下游靶基因AIF1在单核细胞白血病的发生发展中起到关键作用，AIF1作为分泌蛋白，容易被检测和靶向，或可作为MLL白血病的预后监测指标和治疗靶点。