白血病靶向治疗新发现！Nature 揭示 HBO1 对于白血病干细胞的维持至关重要

急性髓细胞性白血病（AML）是一种骨髓恶性肿瘤，其特征是异常和未成熟的髓母细胞在骨髓中增殖。他是成人中最常见的急性白血病，发病率随着年龄的增长而增加。

虽然目前已有一些表观遗传学治疗方法进入了临床试验，但仍然无法有效地根除白血病干细胞（LSC）。因此找到白血病干细胞维持的机制对于急性髓细胞性白血病的治疗具有重要意义。

2019 年 12 月 11 日来自澳大利亚墨尔本大学的 Mark A. Dawson 教授研究团队在 Nature 上在线发表了一篇题为《HBO1 is required for the maintenance of leukaemia stem cells》的研究性论文，该文揭示了 MYST 家族乙酰转移酶 HBO1 在白血病干细胞维持中的重要作用。作者针对这种机制设计了一种小分子抑制剂取得了广泛的治疗效果。

图片来源：Nature

研究内容

由于转录调节因子是 AML 中最常见的突变靶点，作者使用 shRNA 库对 270 个已知的染色质修饰因子进行了负筛选以确定维持 LSC 功能所需的转录调节因子。

结果显示很少的转录调节因子对 LSC 功能维持是必须的，在为数不多的转录调节因子中作者将目光放在了 MYST 家族乙酰转移酶 HBO1 上。

经过检测发现 HBO1 在 AML 中大量表达，敲除 Hbo1 后白血病干细胞难以维持，这说明 HBO1 是白血病干细胞维持必须的因子。

图片来源：Nature

以往的研究显示 HBO1 属于 MYST 组蛋白乙酰转移酶家族，其对于 H3、H4 及其它非组蛋白底物都具有广谱的酶活性。

在体内它能够与支架蛋白 BRPF 或 JADE 及辅助蛋白 ING4/5 和 Eaf6 等形成稳定的复合物。

那么 HBO1 复合物中其他的蛋白是否影响 LSM 维持？

作者通过 shRNA 敲除复合物中其他蛋白发现 BRPF2，MEAF6，PHF16 与 HBO1 有相同的结果。

图片来源：Nature

通过比较野生型与 MYST 结构域无酶活细胞的生存率作者确定了 HBO1 的 MYST 结构域在维持白血病干细胞中具有重要作用。

图片来源：Nature

为了验证这一结果，作者分别在小鼠模型和人白血病干细胞中进行体内实验。

将 Hbo1 敲除的白血病干细胞移植到小鼠体内可以明显提高其生存率，而人白血病干细胞中敲除 Hbo1 后也出现细胞凋亡，周期阻滞等现象。

图片来源：Nature

接下来作者开始探究 HBO1 维持 LSM 的机制。

敲除 Hbo1 检测基因的表达可以看出许多在 LSM 维持至关重要的基因 Hoxa（同源盒基因）出现了下调。

图片来源：Nature

那么 HBO1 是如何调控这些基因表达的？

作者对 h3k14ac 和 RNA 聚合酶 Ⅱ 进行了染色质免疫沉淀分析，结果显示 h3k14ac 和 RNA 聚合酶 Ⅱ 覆盖了这些基因的整个编码区。

进一步的研究发现 HBO1 与 MLL1 通过调节 h3k14ac 增强特定染色质重塑复合物的活性，使 RNA 聚合酶 Ⅱ 具有更高的活性表达 Hoxa 基因。

图片来源：Nature

基于这种机制作者合成了一种 HBO1 的小分子抑制剂 wm-3835，这种抑制剂保留了肌醇乙酰转移酶的特异性，比 wm-1119 效价更高。

它结合在 HBO1 的乙酰基结合位点，处理不同的急性髓细胞性白血病细胞系均可显著降低肿瘤细胞的活性。

图片来源：Nature

前期研究

其实，这并不是 Mark A. Dawson 教授第一次研究白血病干细胞，早在 2015 年 9 月 24 日，他和他的团队在 Nature 杂志上发表题为《BET inhibitor resistance emerges from leukaemia stem cells》的研究型论文，该论文揭示 BET 抑制剂对部分白血病患者无效的原因是该药物会活化 Wnt/β-catenin 信号通路，诱导白血病干细胞对药物抵抗。

如果将 BET 抑制剂和 Wnt/β-catenin 抑制剂联用将会提高白血病患者对药物的敏感性。

图片来源：Nature

2018 年 3 月 5 日，来自美国希望之城医学中心的 Guido Marcucci 教授团队在 Nature medicine 杂志上发表题为《Bone marrow niche trafficking of miR-126 controls the self-renewal of leukemia stem cells in chronic myelogenous leukemia》的研究型论文，该论文发现在慢性髓细胞白血病中，miR-126 能够控制白血病干细胞自我更新。

图片来源：Nature medicine

2018 年 11 月 12 日，来自美国科罗拉多大学丹佛分校的 Craig T.Jordan 教授团队在 Cancer cell 杂志上发表题为《Inhibition of Amino Acid Metabolism Selectively Targets Human Leukemia Stem Cells》的研究型论文，该论文发现氨基酸代谢对于白血病干细胞自我更新至关重要，提示抑制氨基酸代谢能够选择性靶向调控白血病干细胞。

图片来源：Cancer cell

小结

总结这篇文章，作者找到了维持白血病干细胞的关键因子 HBO1，揭示其机制是使组蛋白 H3 乙酰化促进 RNA 聚合酶 II 的转录活性，最终导致干细胞维持关键性基因 Hoxa9 和 Hoxa10 可以转录表达。

干细胞是抵抗常规和靶向治疗的罪魁祸首，因此治疗急性髓细胞白血病的关键在于找到针对白血病干细胞的药物。

作者根据白血病干细胞的维持机制设计了一种针对 HBO1 的小分子抑制剂 WM-3835 取得广泛的治疗效果。

希望在不久的将来，这种方式可以在急性髓细胞性白血病的临床治疗中发挥至关重要的作用。