揭秘急性髓系白血病干细胞：表观遗传机制与治疗新靶点

为解决急性髓系白血病（AML）治疗中疾病复发及化疗耐药问题，研究人员开展了关于人类白血病干细胞（LSCs）表观遗传机制的研究。他们发现 AML 的传播由静息的标记保留细胞（LRCs）介导，明确了相关转录因子网络。这为白血病治疗策略设计提供了依据。

　　在癌症的世界里，急性髓系白血病（Acute Myeloid Leukemia，AML）是一种常见且棘手的血液癌症，它如同一个隐藏在暗处的 “杀手”，威胁着无数人的生命健康。目前，AML 的治疗面临着诸多困境，虽然治疗手段在不断改进，但大多数患者在接受强化化疗后，疾病仍会复发，这主要是因为白血病干细胞（Leukemia Stem Cells，LSCs）的存在。LSCs 不仅是 AML 发病的 “罪魁祸首”，还对化疗药物产生抵抗，使得疾病难以彻底治愈。因此，深入了解 LSCs 的分子机制，寻找新的治疗靶点，成为了攻克 AML 的关键所在。

为了揭开 AML 的神秘面纱，来自美国纪念斯隆?凯特琳癌症中心（Memorial Sloan Kettering Cancer Center）等机构的研究人员展开了一项重要研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解 AML 的发病机制和治疗策略提供了新的视角。

研究人员在本次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：首先是将患者来源的 AML 细胞移植到免疫缺陷小鼠体内构建小鼠异种移植模型，以模拟体内环境研究白血病细胞的特性；其次，利用羧基荧光素琥珀酰亚胺酯（CFSE）化学标记追踪技术结合功能基因组学方法，对白血病细胞进行标记和分析；还运用了高通量测序技术，包括低输入转座酶可及染色质高通量测序（ATAC-seq）和 RNA 测序，来研究染色质可及性和基因表达情况；最后，通过单 细胞 RNA 测序（scRNA-seq）对单个细胞的基因表达进行分析。

下面来看具体的研究结果：

1. 前瞻性分离人类患者 AML 干细胞：研究人员将 48 例人类患者白血病标本原位移植到免疫缺陷小鼠体内，通过优化 CFSE 化学标记追踪技术，发现了一种非增殖性的标记保留细胞（Label - Retaining Cells，LRCs），其具有白血病干细胞的特性，且目前已知的细胞表面标记无法可靠地区分 LRCs 和非 LRCs。
2. 人类患者 AML 细胞的静止是可逆的：通过对 LRCs 和非 LRCs 进行基因测序分析，发现遗传克隆进化并非 LRCs 静止所必需。同时，研究人员进行了重新标记实验，证实非 LRCs 能够进入静止状态并成为 LRCs，这表明人类患者 AML 细胞的静止是一种可逆的细胞状态。
3. 人类 LRCs 独特的染色质和基因表达动态：利用 ATAC-seq 和 RNA 测序技术，研究发现 LRCs 的染色质可及性变化集中在启动子区域，且具有独特的转录因子结合序列基序。同时，确定了许多在 LRCs 中差异表达的基因，这些基因与白血病的发生、发展和治疗抵抗相关。
4. AML LRC 静止受特定转录因子网络控制：研究人员设计了一种慢病毒载体系统，对 20 个转录因子进行功能筛选，发现 JUN 和 ZFP36L1 等转录因子可促进 LRC 静止，而 ETS1、FLI1 和 KLF2 等则抑制 LRC 保留，它们共同构成了一个以 JUN 为中心的 LRC 调节转录因子网络。
5. LRC 调节因子的精细表达对白血病进展的影响：研究表明，JUN 的过表达可促进 LRC 静止，但会损害白血病进展；而 JUN 的缺失则会促进白血病进展。这说明 LRC 调节因子如 JUN 的精细表达对控制人类白血病静止、干细胞功能和疾病进展至关重要。
6. AP-1 活性与化疗耐药的关系：实验发现，过表达 JUN 的细胞在化疗后显著富集，且在人类患者中，JUN 和 / 或其 AP-1 辅因子 FOS 在化疗后持续存在的 AML 细胞中高表达。这表明 AP-1 活性与化疗耐药相关，LRCs 的静止调节因子可控制化疗耐药、静止和白血病复发。
7. 单细胞分析揭示 LRC 静止的基因表达程序：通过 scRNA-seq 分析，研究人员发现 LRCs 由具有不同转录状态的细胞组成，与非 LRCs 不同。不同患者的 LRCs 具有共享和独特的基因表达程序，且与白血病干细胞（LSCs）和造血干细胞（HSCs）有相似之处。

研究结论和讨论部分指出，本研究通过标记追踪功能基因组技术，对难以被现有细胞表面标记检测到的白血病起始和静止 LRC 干细胞进行了分子和功能分析。研究结果解释了 AML 患者复发的原因，即既可能源于罕见的白血病干细胞，也可能来自免疫表型已定向或分化的亚克隆。同时，表明耐药性是细胞休眠的结果，LRCs 可能在治疗前就已存在。此外，研究还发现 LRCs 可能占据不同的骨髓微环境，其表达的分子如 CD36 等可作为潜在的治疗靶点。然而，本研究也存在一定的局限性，如在免疫缺陷小鼠中进行移植实验可能无法完全模拟人类生理环境，且可能存在未被捕获的 LRC 基因突变。但总体而言，这项研究为理解白血病干细胞静止机制和设计新的治疗策略提供了重要的理论基础，有望为 AML 患者带来新的希望，推动白血病治疗领域的发展。