骨髓增生异常综合征ASXL1基因突变小鼠模型的建立及其在"二次打击"中的意义

Myelodysplastic syndromes (MDS) represent a heterogeneous spectrum of haematopoietic disorders ranging from ineffective haematopoiesis with transition to acute myeloid leukemia showing morphological and functional abnormalities of haematopoietic cells. Histone acetylation and histone methylation have been regared as an important epigenetic mechanism of gene regulation and their imbalance, together with genetic aberrations, have appeared to play an important role for the pathogenesis of MDS. The mutations in additional sex combs-like 1(ASXL1), which maps to chromosome 20q11 and has a regulatory function of nuclear chromatin, are among the most common mutations found in MDS with a frequency of 11%-20.7%. ASXL1 contains the plant homeodomain (PHD) finger and nuclear receptor box domains. It functions as transcriptional activator or corepressor of retinoic acid receptor (RAR) activity depending on different cellular context. Based on the present literature reviews, we speculated that loss-of-function or mutation of ASXL1 gene alone cannot lead to the transformation of MDS, but the function loss of hematopoietic or progenitor cells and only mild hematopoietic defects. Under the involvement of other partner genes (BAP1, RUNX1、TET2 or PAX5 etc), the PHD of ASXL1 changed and hence finally lead to the dysplasia and occurrence of MDS. Our study was aimed to establish the stable MDS "two-hit" murine model based on ASXL1 mutant gene mouse. By doing this, it will reveal the possible epigenetic pathogenesis of MDS through finding partner gene mutations of ASXL1 and its PHD change.

表观遗传学调控异常在骨髓增生异常综合征（MDS）发病机制中具有重要地位，而组蛋白甲基化、乙酰化失衡是MDS发病的重要原因之一。ASXL1基因突变是MDS最常见的突变之一，其定位于20号染色体q11，具有潜在的调节核染色质功能。在不同细胞环境下，ASXL1基因编码的蛋白具有激活和抑制的双重活性。根据现有研究背景，我们推测ASXL1基因缺失/突变本身并不足以造成MDS的转变，通过与其他表观遗传学调节子（如BAP1、RUNX1、TET2或 PAX5等）的共同作用，影响MDS组蛋白甲基化程度并使ASXL1基因上植物同源结构域（PHD结构域）发生变化，最终产生造血紊乱而导致MDS的发生。本研究拟通过建立ASXL1基因突变的小鼠及其在药物诱导后发生MDS而建立稳定的"二次打击"MDS小鼠模型，来寻找ASXL1突变的伙伴基因阐明MDS的发生机制，揭示表观遗传学在MDS发病中的意义。

表观遗传学调控异常（如EZH2、ASXL1等）在骨髓增生异常综合征（MDS）发病机制中具有重要地位。但是目前为止，缺乏合适的动物模型能完全展现出MDS特征而对其进行研究。我们课题组主要的研究内容包括：1. 构建人MDS来源细胞系（MUTZ-1，SKM-1）的NOD- Prkdcem26 Il2rgem26Nju小鼠（NCG小鼠）异种移植模型；2. 构建EZH2干扰的稳转细胞系（EZH2-sh SKM-1及EZH2-sh MUTZ-1），在此基础上探讨EZH2在MDS发病中的机制；3. 筛选具有潜在针对表观遗传学发病机制的靶向天然单体药，并探讨其作用机制；4.在家族性嗜血细胞综合征的家系研究中，我们通过全外显子测序探讨了其“二次打击”机制，对本课题计划的“二次打击”研究进行了补充。. 我们的研究初步建立了具有表观遗传学特征（EZH2及ASXL1突变）的MDS异种移植小鼠模型，该模型可被进一步用于MDS发病机制及药物动力学等方面研究,填补了国内外空白。在随后体内及体外实验中均证实，EZH2作为重要的表观遗传学调节子参与MDS的发生，其具体机制是通过调控H3K27me3及H3K4me3的表达而调控下游造血的基因；其亦能通过与DNMT3a的相互作用而影响MDS的DNA甲基化，是一个潜在的治疗MDS靶点。由于上述的研究提示EZH2可能是治疗MDS的一个重要靶点，我们进一步筛选出天然单体药物（姜黄素）通过miR-101靶向调控EZH2。其通过EZH2下调组蛋白H3K4me3和H3K27me3表达，上调乙酰化组蛋白H4表达，并使H3K27me3部分释放至核外而至功能失活，并最终通过抑制HOXA9的表达及翻译而起到抗肿瘤效应。其还可作用于ASXL1，HDAC8及DNMT3a而可能存在多重作用机制调控MDS表观遗传学改变。. 另外，我们尝试在家族性嗜血细胞综合征中第一个尝试使用全外显子测序来寻找其可能存在的“二次打击”发病机制。我们的结果显示，在穿孔素基因突变的基础上，PCDH18的纯合突变对于FHL-2的发生起到“二次打击”的作用而最终诱导FHL2的发生。. 本研究项目目前已资助发表多篇SCI论文（详见成果部分），部分文章仍在投稿阶段。本课题培养博士生两名。经费使用合理，基本与预算相符，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。