NUP98::KDM5A 融合癌蛋白通过表观遗传重编程驱动 CDK12 激活在小儿 AML 中的机制研究

为探究 NUP98 融合癌蛋白驱动小儿急性髓系白血病（AML）的机制，研究人员以 NUP98::KDM5A 为对象，结合表观基因组、转录组分析及 CRISPR 筛选，发现其通过维持 H3K27ac/H3K4me3 标记激活 CDK12 等靶基因，揭示 CDK12 可作为潜在治疗靶点。

　　

小儿急性髓系白血病（AML）是一种恶性血液系统疾病，尤其携带 NUP98 融合基因的患儿预后极差。目前，成人 AML 中获批的靶向疗法因小儿 AML 基因突变谱差异而适用性有限，亟需针对小儿 AML 独特分子机制的新型治疗策略。NUP98 融合蛋白通过结合染色质并招募转录共激活因子，导致 HOXA 等干细胞相关基因异常表达，但具体的表观遗传调控网络及关键效应分子仍不明确。在此背景下，奥地利维也纳兽医大学等机构的研究人员围绕 NUP98::KDM5A 融合蛋白展开研究，旨在解析其驱动 AML 的分子机制并寻找可成药靶点，相关成果发表于《Nature Communications》。

研究人员综合运用多种技术手段：首先对原发性 AML 患者样本及健康造血细胞进行染色质可及性测序（ATAC-seq），发现 NUP98 融合阳性 AML 呈现造血干细胞（HSC）相关区域染色质可及性升高、激活型组蛋白标记 H3K27ac 和 H3K4me3 富集的特征；接着利用配体诱导降解系统（dTAG）构建 NUP98::KDM5A 降解模型，结合新生 RNA 测序（SLAM-seq）和染色质免疫共沉淀测序（CUT&Tag），鉴定其直接调控的转录程序；最后通过全基因组 CRISPR/Cas9 筛选，确定 12 个维持 AML 细胞存活必需的直接靶基因。

表观基因组分析揭示 NUP98 融合特异性表观特征

ATAC-seq 显示，NUP98 融合阳性 AML 的染色质可及性模式与粒细胞 - 单核细胞祖细胞（GMP）最为接近，但 HSC 相关区域可及性显著升高，且这些区域富集 H3K27ac 和 H3K4me3 标记。无监督聚类分析进一步区分出 NUP98::KDM5A 特异性可及区域，提示其与急性巨核细胞白血病（AMKL）的谱系特征相关。转录因子基序分析表明，GATA 和 AP1 家族基序在高可及区域富集，而 ETS 和 IRF 家族基序在低可及区域富集。

NUP98::KDM5A 降解诱导 AML 细胞终末分化

在 dTAG-NUP98::KDM5A 小鼠模型中，dTAG13 配体可快速诱导融合蛋白降解，导致细胞周期阻滞于 G1 期并触发凋亡，同时伴随髓系分化标志物 Mac-1、Gr-1 表达升高和祖细胞标志物 c-Kit 表达下降。这表明 NUP98::KDM5A 是维持白血病细胞恶性表型所必需的驱动因子。

NUP98::KDM5A 维持靶基因的激活型表观标记

CUT&Tag 显示，NUP98::KDM5A 降解后，其靶基因如 Hoxa9、Meis1 启动子区的 H3K27ac 标记显著减少，H3K4me3 标记也呈下降趋势，但速度较慢。RNA-seq 分析发现，降解融合蛋白后，干细胞相关基因表达下调，髓系分化相关基因表达上调，表明 NUP98::KDM5A 通过维持激活型组蛋白标记抑制细胞分化程序。

鉴定 NUP98::KDM5A 直接转录靶基因

SLAM-seq 在融合蛋白降解 1 小时内捕获到 45 个直接下调的新生转录本，其中包括 CDK12、HOXA 簇基因等。结合 CRISPR 筛选，确定 12 个必需靶基因，包括转录因子（HOXA3/7/9/10、NKX2-3、BCL11A、SIX1）和 RNA 结合蛋白 IGF2BP3 等。这些基因启动子区富集 NUP98::KDM5A 结合及 H3K27ac/H3K4me3 标记，且在 NUP98::KDM5A 阳性 AML 患者中高表达。

CDK12 作为可成药靶点的验证

CDK12 是 12 个必需靶基因中唯一可药物干预的蛋白。研究发现，NUP98::KDM5A 通过结合其启动子直接激活 CDK12 表达，而 CDK12 抑制剂 THZ531 和降解剂 BSJ-4-116 可显著抑制 NUP98::KDM5A 阳性 AML 细胞增殖，诱导 DNA 损伤标志物 γH2A.X 积累。机制上，CDK12 调控 DNA 损伤修复基因（如 Brca2、Rad50）的转录，其缺失导致白血病细胞对 DNA 损伤敏感。

研究结论与意义

本研究系统揭示了 NUP98::KDM5A 通过表观遗传重编程（维持 H3K27ac/H3K4me3 标记）和转录调控网络驱动 AML 的分子机制，鉴定出以 CDK12 为核心的关键靶基因群。CDK12 作为 NUP98 融合阳性 AML 的脆弱性靶点，其抑制剂可能为这类预后不良的患儿提供精准治疗策略。此外，研究还提示 DNA 损伤修复通路或可作为 AML 治疗的联合干预方向，为开发新型靶向疗法奠定了基础。