mRNA甲基化调控儿童TEL/AML1阳性急性淋巴细胞白血病发生发展机制研究

TEL/AML1 fusion gene is the most common mutation in childhood acute lymphoblastic leukemia, which has been considered as a good prognosis molecular marker, but there are 20% patients were relapsed. It has been observed that both the function mutations of mRNA splicing factors including mRNA methylation N6-methyl-adenisine (m6A) modification proteins WTAP protein and YTHDF2, and the alternative splicing variations of hematopoietic factors may attribute to acute lymphoblastic at gene expression level, suggesting that mRNA m6A methylation may present as a novel mechanism of leukemia relapse. In our pioneering study, we initially sequenced transcriptomic profiles of four types of clinical samples including normal individuals (category A) and three type of patients with TEL/AML1 fusion gene mutation-category B: patients who have good response of treatment without relapse; -category C: refractory patients; -category D: relapse patients. We found the three patient groups display significant differences at both the mRNA levels and alternative splicing isoforms of hematopoietic factors and have dramatically increased m6A in mRNA, indicating that the mRNA m6A methylation regulatory networks involve in the regulation of childhood acute lymphoblastic leukemia having TEL/AML1 fusion mutations. The project aims to unveil how the mRNA methylation regulates the development of childhood acute lymphoblastic leukemia carrying TEL/AML1 gene fusion mutations.

TEL/AML1融合基因阳性儿童急性淋巴细胞白血病在白血病中预后较好，但临床发现至少有近20%患者复发。在基因表达层面，调控mRNA选择性剪接的功能基因突变（包括最近发现的mRNA 6-甲基腺嘌呤(m6A)的甲基化修饰蛋白WTAP和YTHDF2），导致造血相关因子选择性剪接形式变化，与血液疾病紧密相关，提示mRNA m6A甲基化修饰可能作为一种新的白血病发生及复发机制。在前期研究中，我们初步对四类临床样本包括正常个体、TEL/AML1阳性治疗效果好未复发患者、难治型患者、复发患者进行转录组测序，发现其它三组疾病个体与正常个体在mRNA中m6A水平和造血相关因子表达和选择性剪接形式存在显著差异，提示TEL/AML1融合基因阳性患者中mRNA的m6A甲基化调控网络参与了白血病相关重要因子的调节。本项目拟重点阐明mRNA甲基化调控TEL/AML1融合基因阳性儿童急性淋巴细胞白血病发生发展机制。

本课题的主要研究内容包括以下四方面：1.儿童ETV6/RUNX1急性淋巴细胞白血病的转录组差异表达基因分析；2.儿童ETV6/RUNX1急性淋巴细胞白血病的lncRNAs及可变剪接分析；3.m6A甲基化及去甲基化相关基因在儿童ETV6/RUNX1急性淋巴细胞白血病中的表达情况；4.儿童急性淋巴细胞白血病新发突变探索。以上四部分内容的结果分别为：1.转录组测序分析研究结果示：细胞周期、造血谱系发育及免疫系统的失调是ETV6/RUNX1阳性急性淋巴细胞白血病患者共同存在的通路，细胞增殖的增强与免疫系统的失调共同参与了此类白血病的发病和复发过程；而细胞粘附和药物代谢等信号通路则与此类白血病的复发密切相关。过分析转录因子的表达差异，我们发现了上调的E2Fs和下调的NFkB基因，这些转录因子分别调节大部分上调和下调的基因，且在复发患者中表达更高，因此在ALL的发病机制和复发机制中起重要作用，并可能成为诊断或治疗的潜在靶点；2.可变剪切结果初步阐述了儿童E/R阳性ALL的lncRNAs和可变剪接变化，为E/R阳性ALL的发病机制提供了新思路，并为白血病个体化诊疗提供新的理论依据，并为白血病的诊断或治疗提供潜在预后标记和治疗靶点；3.m6A甲基化及去甲基化结果显示急性淋巴细胞白血病患儿甲基化酶与去甲基化酶表达情况与急性髓系白血病及其他肿瘤不同；4.儿童急性淋巴细胞白血病新发突变研究中发现了FLT3在PRC2中的作用；发现了Ph样急性淋巴细胞白血病新的融合基因形式及突变情况，为此类患儿的治疗提供了新的思路，为此类患儿耐药机制提出了新的理论；全外显子组测序在儿童难治性急性髓系白血病患儿中发现表观调控因子突变，在这项研究中，我们发现了未曾报道的突变基因，如KDM5C,SRIT6,CHD4,PRPF6等，为化疗难治性AML患儿提供了新的分子机制。总之，本课题对儿童E/R阳性急性淋巴细胞白血病患儿及其他白血病患儿的发病、耐药、复发机制及治疗做了全面详细的研究，为临床提供了新的理论依据。