组蛋白甲基转移酶DOT1L与LSD1协同调控急变期骨髓增殖性肿瘤细胞分裂的机制研究

本研究针对骨髓增殖性肿瘤(MPN)急变期患者JAK2突变克隆持续存在且易发生恶性转化的临床难题，通过表观遗传学CRISPR-Cas9筛选发现组蛋白甲基转移酶DOT1L是LSD1抑制剂的合成致死靶点。研究人员证实DOT1L缺失可通过非经典途径增强LSD1抑制剂对TP53突变型MPN-BP细胞的周期阻滞和凋亡诱导作用，为开发基于蛋白降解的新型联合疗法提供了理论依据。

　　

骨髓增殖性肿瘤(MPN)是一组由JAK-STAT信号通路异常激活引发的造血干细胞克隆性疾病，尽管JAK抑制剂能缓解症状，但无法清除恶性克隆，导致约10-20%患者进展为致命性的急变期(blast-phase)。尤其令人担忧的是，伴随TP53等抑癌基因突变的克隆演变会使疾病对现有疗法产生耐药性。这种临床困境促使科学家们寻找能阻断疾病进展的表观遗传干预新靶点。

德国格赖夫斯瓦尔德大学医学院(University Medicine Greifswald)的研究团队在《Leukemia》发表的重要研究，通过表观遗传学筛选揭示了组蛋白修饰酶DOT1L与LSD1(KDM1A)在MPN急变期中的协同作用机制。研究人员采用染色质聚焦型CRISPR-Cas9筛选技术，结合RNA测序、染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)和功能实验，发现DOT1L通过非催化依赖的方式与LSD1共同维持致癌转录程序，其缺失可使细胞对LSD1抑制剂的敏感性提高100倍。研究还纳入了原发性MPN-BP患者样本验证，证实该机制在临床相关环境中同样适用。

关键技术方法包括：1)使用EPIKOL表观遗传文库进行全基因组CRISPR筛选；2)建立DOT1L基因敲除的HEL和SET2细胞模型；3)通过NOD-Prkdc^scidIL2rg^tm1/Rj(NXG)小鼠模型评估体内疗效；4)整合RNA-seq和ChIP-seq分析转录调控网络；5)采用原代MPN-BP患者细胞进行功能验证。

CRISPR-Cas9筛选发现合成致死靶点

通过表观遗传学定向CRISPR筛选，研究人员在JAK2-V617F/TP53双突变的HEL细胞中发现，DOT1L敲除使细胞对两种LSD1抑制剂(Bomedemstat和GSK2879552)的敏感性显著增强。生物信息学分析显示，DOT1L与染色质重塑复合物(如INO80和MLL/COMPASS)共同构成合成致死网络。

DOT1L调控恶性克隆适应性

建立DOT1L完全敲除的HEL细胞系后，Western blot证实H3K79me2修饰完全消失。竞争性生长实验显示DOT1L缺失使细胞增殖率降低40%，小鼠移植模型生存期从45.5天延长至107天。RNA-seq分析发现，DOT1L敲除导致MYC、RUNX1等致癌转录因子表达下调，同时激活了凋亡相关通路。

增强子共占据的分子机制

ChIP-seq揭示DOT1L与LSD1共同占据约30%的基因组增强子区域，这些位点富含H3K4me1而非DOT1L特征性标记H3K79me2。在原发性MPN-BP样本中验证了这种非经典结合模式，表明DOT1L可能通过蛋白质支架功能(而非甲基转移酶活性)参与转录抑制。

酶活性非依赖的治疗启示

使用DOT1L抑制剂Pinometostat(EPZ-5676)的实验显示，即使完全抑制H3K79甲基化，也无法复制基因敲除的协同效应。这提示开发DOT1L蛋白降解剂(PROTAC)可能是比酶抑制剂更有效的联合治疗策略。

该研究首次阐明了DOT1L在MPN急变期中的双重作用机制：既通过经典途径维持致癌基因表达，又以非酶形式与LSD1协同抑制抑癌网络。这一发现突破了传统表观遗传药物开发思路，为TP53突变型血液肿瘤提供了"靶向蛋白降解+表观遗传调控"的创新治疗范式。特别值得注意的是，研究揭示约1/3的DOT1L基因组结合位点与催化功能无关，这一发现可能对理解其他组蛋白修饰酶的多效性具有普遍意义。论文数据已存入GEO数据库(GSE300505和GSE300512)，为后续研究提供了宝贵资源。