急性髓系白血病细胞系转录组特征剖析：相同 t (9;11) 突变背后的分子差异

《BMC Genomics》：Transcriptomic characterisation of acute myeloid leukemia cell lines bearing the same t(9;11) driver mutation reveals different molecular signatures

为探究急性髓系白血病（AML）细胞系差异，研究人员对比转录组，发现不同分子特征，为白血病研究提供参考。

　　

急性髓系白血病细胞系转录组特征研究解读

在血液系统疾病的研究领域中，急性髓系白血病（AML）是最为常见的急性白血病类型，它在儿童和青少年白血病病例里占比达到 20%。随着基因组学研究的不断深入，人们发现了许多在 AML 中频繁发生突变的基因，其中不少是参与 DNA 甲基化（如 DNMT3A、TET2、IDH1/2）或组蛋白翻译后修饰（像 ASXL1、EZH2、MLL1）的表观遗传调控因子。这些基因的突变会打乱正常的细胞生理过程，使得白血病细胞异常增殖、分化受阻。

在实验室研究中，来自 AML 患者的多种细胞系被广泛应用于癌症研究。然而，这些细胞系之间是否存在重要差异，却一直缺乏深入的研究和明确的界定。如果不能清晰地了解这些差异，就可能导致实验结果出现偏差，对研究结论的准确性和可靠性产生严重影响。因此，深入探究 AML 细胞系之间的差异，成为了白血病研究领域亟待解决的重要问题。

为了攻克这一难题，英国爱丁堡大学罗斯林研究所（The Roslin Institute）和皇家（迪克）兽医学院（Royal (Dick) School of Veterinary Studies）等机构的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们运用 RNA 测序（RNA-Seq）技术，对四种常用的 AML 细胞系 ——THP-1、NOMO-1、MOLM-13（均携带 t (9;11) 易位）和 MV4.11（携带 t (4;11) 易位）的转录组进行了对比分析。最终，研究成果发表在了《BMC Genomics》杂志上。

这项研究为白血病的研究提供了极为关键的参考依据。它让研究人员对 AML 细胞系的分子特征有了更为深入的认识，有助于后续更精准地选择合适的细胞系模型开展白血病相关研究，进而推动白血病治疗方法的研发进程。

研究人员在开展此项研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先是 RNA 提取，他们从细胞系中提取出总 RNA，并进行 TURBO DNase 处理以去除 DNA；接着，使用 Illumina TruSeq Stranded mRNA 试剂盒制备 RNA-Seq 文库，经测序得到大量数据；随后，借助 STAR 软件将 RNA-Seq 数据比对到参考人类基因组（GRCh38），运用 CIBERSORTX 软件进行免疫细胞反卷积分析，利用 STARFusion 定量融合转录本，通过 DESeq2 包进行差异表达分析；此外，还开展了全基因组测序和蛋白质免疫印迹（Western blot）实验，从不同层面获取数据进行综合分析。

下面来详细了解一下研究结果：

1. AML 细胞系模型的转录组特征：研究选用的所有 AML 细胞系都属于 FAB 系统中的 M5 亚型。聚类和主成分分析（PCA）显示，MV4.11（t (4;11)）和 MOLM-13（t (9;11)）的转录组谱最为相似，而另外两个 t (9;11) 细胞系则聚类较远。CIBERSORTX 分析表明，NOMO-1 呈现出单核细胞为主的转录组特征，其余三个细胞系巨噬细胞特征更为明显。同时，在 MOLM-13、MV4.11 和 THP-1 细胞系中均检测到多种融合转录本。通过两两比较各细胞系，发现基因表达存在广泛变化，不同细胞系对之间有 3777 - 5776 个差异表达基因（DEG）。基因本体（GO）富集测试显示，各细胞系在细胞因子和先天免疫信号通路、免疫细胞激活等不同生物学过程和通路中存在差异，且转录因子结合等相关通路在各细胞系中变化显著。
2. 转录因子和表观遗传调控因子的差异表达：研究聚焦于关键转录因子（TF）和表观遗传调控因子的差异。HOX 家族转录因子在正常造血过程中发挥关键作用，在 AML 中常出现失调。研究发现，不同 AML 细胞系中 HOX 基因表达差异显著，如 HOXB 簇多数基因在 MV4.11 中高表达，HOXA 簇在不同细胞系中呈现不同亚区域的激活差异，THP-1 中 HOXA9 和 MEIS1 表达较低。在表观遗传调控因子方面，各细胞系在 DNA 甲基化调节因子、多梳抑制复合物（PRC1、PRC2）成分及其他组蛋白修饰酶的表达上存在差异。例如，THP-1 因部分缺失 KDM6A 等位基因而缺乏 UTX 表达，NOMO-1 中 H3K27me3 水平较低，与 EZH2 低表达和 KDM6A 高表达有关，且其关键靶基因表达升高。此外，研究还发现细胞系在造血关键转录调节因子如 GATA2、TAL2、NF-E2 等的表达上存在显著差异，TP53 仅在 MV4.11 和 MOLM-13 中表达，这两个细胞系 p53 相关信号通路富集。同时，C2H2 锌指（ZNF）家族基因在不同细胞系中差异表达，其在染色体 19 上的基因簇表达差异明显，部分 ZNF 基因表达与 AML 患者预后相关，低表达常与较差的总生存率相关。

在研究结论与讨论部分，此次对四种常用 AML 细胞系的详细转录组分析，揭示了编码转录因子和表观遗传调控因子的基因表达存在重要差异。这些差异大多与细胞系的原发性细胞遗传学易位并无明显关联，这表明深入进行这些细胞模型的分子特征研究至关重要。研究成果为白血病研究提供了有价值的资源，有助于研究人员更科学地选择 AML 细胞系作为临床前研究模型，如药物筛选等，从而为白血病的治疗研究开辟新的方向，对推动白血病治疗领域的发展具有重要意义。