DNA甲基转移酶3A（DNMT3A）突变导致造血干细胞恶性转化和侵袭演进的机制研究

DNA methyltransferase 3A (DNMT3A), an important epigenetic molecule, is responsible for de novo DNA methylation modification. DNMT3A mutations were identified frequently occurring ( ~ 20% ) in patients with acute leukemias, A series of researches show that DNMT3A mutation (DNMT3Amut) is an early event in hematopoietic stem cells (HSCs) stage. It is closely associated with leukemia relapse, poor prognosis, But the underlying molecular mechanism for those phenomenons above is unclear. By the means of mice transplantation and in vitro molecular cytology technology, we tries to explore the impact of DNMT3Amut on the biological function of HSCs. In order to clear DNMT3A mutations is an early event in the development of leukemia, we expect to describe the two tumor invasion processes in HSCs harboring DNMT3Amut, malignant transformation and metastasis evolution, analyzing the potential epigenetic reprogramming mechanism. It will be of great significance in enriching and improving the pathogenesis of leukemia, In addition, we strive to screen small molecule compounds of DNMT3Amut so as to providing new idea and new opportunity for the treatment of leukemia with DNMT3A mutations.

DNA甲基转移酶3A（DNMT3A）是重要的表观遗传学分子，负责DNA从头甲基化的修饰工作。DNMT3A基因突变被发现在急性白血病中高频发生（～20%），国内外研究表明，DNMT3A突变（DNMT3Amut）是发生在造血干细胞（HSCs）阶段的早期事件，它与白血病复发，预后差等疾病不良转归密切相关，但引起上述现象的潜在分子机制目前尚不清楚。本项目以DNMT3Amut细胞小鼠移植实验和体外分子细胞学技术为手段，探索DNMT3Amut对造血干细胞生物学功能的影响，并通过阐述含突变的HSCs在恶性转变和侵袭演进两种肿瘤化进程中的改变，分析DNMT3Amut潜在的表观遗传学重编程机制，来明确DNMT3A突变作为早期事件对白血病发生发展的作用，在丰富和完善白血病致病的分子机制方面具有重要意义，此外还力求通过初筛靶向DNMT3Amut的小分子化合物，为DNMT3A突变型白血病的治疗提供新思路和新契机。

DNMT3A是DNA甲基转移酶家族中的重要成员，负责造血干细胞基因组从头甲基化修饰，对细胞分化产生重要影响。DNMT3A同时也是近5年来血液肿瘤学研究的热点，它是急性髓系白血病第三大突变基因，被认为是白血病发生的起始事件，也是推动疾病进展和恶化的关键力量，但是含该突变的细胞往往会逃逸化疗的杀伤作用，较难被清除，其中的机制并不清楚。我们的研究发现，DNMT3A突变能够增强细胞的侵袭性，引起肿瘤的髓外转移，而EMT调节子TWIST1介导了上述过程，DNMT3A突变会引起TWIST1高表达，敲低TWIST1表达可以干扰白血病细胞的中枢浸润，延长小鼠生存期。通过甲基化谱分析，发现DNMT3A突变的细胞中，TWIST1基因转录调控区呈现低甲基化水平。此外，我们还发现DNMT3A突变会造成基因组不稳定性，在某些外在因素的刺激下，会促发细胞内染色质碎裂（Chromothripsis），并造成肿瘤细胞进一步恶变。总之，该工作完善了DNMT3A突变型白血病细胞的生物学特性，从根本上阐述了造血细胞恶性转变的分子机制，为防治中枢神经系统白血病等难治性疾患提供理论参考，也为DNMT3A突变型白血病提供合理完整的治疗思路。