Nras肿瘤突变扰乱造血干细胞自我更新与分化功能的机制研究

Hematopoietic stem cells(HSC) are the initial target of many oncogenes, which play important role in leukemogenesis. Oncogenic mutation of Nras results in expansion of HSC pool and initiates a disease resembling human chronic myelomonocytic leukemia (CMML).Using the NrasG12D knockin mouse model and hematopoietic stem cell transplant model, we will systematically analyze the molecular network by which NrasG12D leads to abnormal expansion and differentiation of HSC. We will further evaluate the functional changes of HSC caused by modifying the expression levels of some key signaling molecules. Our research will provide insight into targeting therapy.

造血干细胞(HSC)是许多突变基因的原始靶细胞，在白血病生成中起着重要作用。前期研究表明，Nras肿瘤突变（NrasG12D）能够引起HSC库扩增，最终引发慢性髓系单核粒细胞白血病(CMML)。因此，本项目以Nras G12D基因敲进小鼠和HSC移植小鼠为模型，以HSC为研究对象，利用高通量基因表达差异分析技术，系统分析NrasG12D引起HSC增殖和异常分化的分子调控网络，进一步对关键信号分子的表达水平进行人为调控，评估对HSC功能的影响，阐明Nras致瘤性突变改变HSC行为的关键信号通路，为靶向治疗白血病提供理论依据。

Nras突变高发于慢粒单(CMML)病人,然而致病机制尚不清楚。我们早期建立了含有Nras突变的小鼠模型 （NrasG12D 鼠），并且鉴定了NrasG12D所引起的疾病表型:NrasG12D增强HSCs移植竞争力；髓细胞增生，脾脏肿大，血小板减少，贫血；二次肿瘤细胞移植实验表明增生性髓细胞并没有发生恶变，依然需要长达半年的潜伏期。在前期工作基础上，本项目中我们利用RNAseq技术对NrasG12D HSCs进行了测序及生物信息学分析，解析了NrasG12D改变HSCs功能的组学基础。更重要的是，我们大胆提出新的假说，认为NrasG12D肿瘤细胞与骨髓微环境相互作用，促进CMML发生发展。基础数据证明，NrasG12D肿瘤细胞增生导致骨髓微环境中骨内膜成骨细胞(Endosteal osteoblasts EOBs), 骨髓间充质细胞(MSCs), 以及血管内皮细胞(vascular endothelial cells VECs)功能异常甚至耗竭。这种微环境异常反过来促进了肿瘤细胞在脾脏的代偿性异常造血，最终导致小鼠因血小板减少、贫血以及髓细胞增生而死亡。上述研究已经在领域权威期刊投稿（under revison). 另外，借助NrasG12D突变可以增强HSCs竞争植入的特点，我们建立了NrasG12D iPSCs, 利用此细胞系建立了高效的体外造血分化技术体系。我们辩证地利用了NrasG12D增强HSC性能的特点，成功应用到体外iPSC造血分化当中，为获得诱导型HSC (iHSC)建立了新的工具和技术。此外，NrasG12D肿瘤细胞与微环境相互作用的最新研究数据，为微环境干预治疗CMML提供了新的理论基础，具有重要转化指导意义。