2024年11月，井多辉研究员在《Nature Communications》【IF14.7，Q1】杂志发表题名为“PU.1 eviction at lymphocyte-specific chromatin domains mediates glucocorticoid response in acute lymphoblastic leukemia.”——PU.1从淋巴细胞特异性染色质区域脱落以介导糖皮质激素对急性淋巴细胞白血病的杀伤作用的研究论文。
瑞金医院/血液学研究所井多辉研究员、Dominik Beck教授、澳大利亚健康与医学科学院 Richard B. Lock院士、澳大利亚新南威尔士大学儿童癌症研究所Charles E. de Bock研究员为论文的共同通讯作者；瑞金医院/血液学研究所Dominik Beck教授、 曹虹晖博士、河北工程大学医学院田丰教授、澳大利亚新南威尔士大学儿童癌症研究所Yizhou Huang研究员为论文的共同第一作者。
该文章被Nature Communications杂志选为其发表的本年度癌症领域最好的50篇文章之一：
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国外学者对该研究给予了高度评价：
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doi: 10.1038/s41467-024-54096-2.
急性淋巴细胞性白血病（ALL）是我国35岁以下人群最常见的恶性肿瘤。糖皮质激素是用于治疗淋系恶性肿瘤包括ALL的关键药物，但糖皮质激素耐药性的出现是治愈ALL的重大障碍。尽管已经提出了多种激素耐药机制，但这些机制并不能完全解释所有患者的耐药情况，且糖皮质激素在髓系恶性肿瘤中的治疗效果有限，其深层次的分子机制仍然未知。
糖皮质激素通过与细胞质中的糖皮质激素受体（GR）相互作用来发挥作用，之后GR转移到细胞核中，作为转录因子（TF）通过与可接近的激素受体的基因组结合位点（GREs）结合来调控基因表达。GREs的可及性可以通过顺式调控元件中的组蛋白H3修饰（如H3K4Me3和H3K27Ac）来表征。GR与GREs的结合可以进一步诱导染色质构象变化，形成具有转录活性的DNA环，即拓扑关联域（TADs）。研究者既往的研究已经确认，ALL中GREs的低可及性和高甲基化是糖皮质激素耐药的关键调控因素，但负责调节GREs的可及性和甲基化的表观遗传机制仍然未知。
在淋巴细胞发育过程中，特定谱系的先锋转录因子如PU.1、EBF1和TCF3发挥着至关重要的作用。它们可以通过启动核小体重塑，调节特定谱系基因的转录以及招募TET2和DNMT3b来调节目标基因的DNA甲基化，从而影响造血分化过程中的关键基因表达。而染色质的特定构象为转录因子的有效结合及基因表达的精准调控提供必要的结构基础。基于此，研究者提出假设：在肿瘤的进化过程中，这些先锋因子可能作为“先驱者”，预先设定了调控区域，进而触发了异常的染色质重塑，最终导致了ALL中糖皮质激素耐药性的产生。
该研究利用ENCODE数据库内DNase I高敏感位点（DHS）数据，从80万个开放染色质域中筛选鉴定出超过11,000个淋巴细胞特异性开放染色质域（LSOs）。进一步通过ALL患者的异种移植瘤（PDXs）模型，系统地分析了糖皮质激素诱导的表观遗传变化，并成功锁定了约2000个与GR结合的LSOs（GR-LSOs）。通过整合分析这些区域的DHS数据、HiC数据和RNA-seq数据，该研究证实了染色质的可及性与染色质接触强度、基因转录活性之间的直接关联。为了确定该过程中调控染色质区域的关键转录因子，瑞金医院的科研团队联合澳大利亚和英国学者运用了快速免疫沉淀质谱（RIME）和染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）等前沿技术，明确了PU.1在相关转录因子网络、ETS蛋白家族以及与糖皮质激素受体（GR）共调节因子中的核心地位，并直接展示了GR与PU.1在淋巴细胞特异性开放染色质域（LSOs）上的结合情况，为两者在LSOs上的协同作用提供了强有力的证据。进而，为了解析转录因子PU.1对GREs的调控机制，研究团队整合了敏感和耐药的ALL的Hi-C、ChIP-seq、RNA-seq和ATAC-seq，通过解析BIM、ZBTB16基因位点的PU.1、GR的染色质开放性、染色质构象变化、组蛋白修饰和相关基因表达数据，揭示了PU.1的缺失是激素敏感性ALL中反复出现的表观遗传特征，并形成了以 GR 为中心的紧密连接的基因调控网络。此外，美国科研团队近期揭示了转录因子PU.1抑制剂DB2313的作用机制——可以导致PU.1的全基因组重分布。在该研究中，瑞金团队和美国团队合作，利用这一发现，探讨了PU.1重分布对重塑ALL激素敏感性的作用。
该研究揭示了PU.1与糖皮质激素之间的显著协同效应：PU.1的移除和GR的募集能够显著促进LSOs附近染色质的开放性，激活糖皮质激素相关的信号通路，上调凋亡相关基因的表达。这一发现表明，通过抑制PU.1可以显著提升ALL细胞对糖皮质激素的敏感性，为ALL的治疗提供了新的视角和潜在策略。
该研究使研究者对ALL表观遗传异常的机制有了更深的认识，首次将发育先锋转录因子PU.1、ALL对糖皮质激素的响应和表观遗传调节因子的活性紧密联系起来，解析了由发育先锋因子PU.1驱动的淋系染色质结构改变的表观遗传学机制，并着重强调了PU.1作为关键上游调节器，在调控GR染色质可及性以及TADs动态模式中的核心地位，也为将基础表观遗传研究成果转化为临床应用开辟了新途径。
Abstract
中文摘要
作者
介绍
井多辉 研究员，博士生导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海血液学研究所；研究方向：急性淋巴细胞白血病耐药和复发的表观遗传学调控。
Dominik Beck 教授，访问学者，上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海血液学研究所，澳大利亚悉尼科技大学；研究方向：白血病的基因组学和生物信息学
曹虹晖 博士，访问学者，上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海血液学研究所，南京大学生物系；研究方向：白血病化疗耐药的机理
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PU.1 eviction at lymphocyte-specific chromatin domains mediates glucocorticoid response in acute lymphoblastic leukemia.pdf
