年3月，刘晗研究员在《CANCERSCIENCE》杂志在线发表题名为“DeubiquitinatingenzymeinhibitoralleviatescyclinA1-mediatedproteasomeinhibitortoleranceinmixed-lineageleukemia.”——DUB抑制剂消除cyclinA1介导的MLL白血病细胞耐受性的研究论文。

血液研究所刘晗研究员、葛茂林博士后为论文的共同通讯作者，葛茂林博士后、许琼予硕士研究生为论文的共同第一作者。

doi:10./cas..

MLL白血病的总体预后通常非常差，被认为是最难治的一类白血病，传统的化疗和骨髓移植等现有治疗方法均不能显著改善其预后，因此亟需寻找有效的治疗手段和药物。在本课题组的前期研究中，创新性地发现了蛋白酶体抑制剂能够激活MLL融合蛋白的内在肿瘤抑制活性，从而特异地杀死MLL白血病细胞，并成功地在临床上加以运用，取得了很好的治疗效果。进一步阐明了其中的具体分子机制，发现在蛋白酶体抑制剂特异地杀死MLL白血病细胞中，细胞周期抑制因子p27的诱导表达起着关键作用。但是，蛋白酶体抑制剂持续处理下，MLL蛋白功能和p27激活失调，导致细胞产生耐药性，患者最终均不可避免地出现肿瘤复发，从而严重影响了蛋白酶体抑制剂的临床应用。因此，只有了解肿瘤细胞如何产生耐药性，才能找到更好的抑制耐药性产生的新型治疗方案。

最近越来越多对耐药细胞的异质性和演化研究的证据表明，表观遗传修饰异常导致的获得性药物耐受细胞是肿瘤细胞最终发生耐药的初始来源。课题组发现，蛋白酶体抑制剂处理能够诱导MLL白血病细胞发生表观遗传重编程，降低H2Bub修饰水平，H2Bub与MLL复合体介导的H3K4me3发生交叉调节，使得细胞周期基因表达失调，抑制了细胞周期关键因子cyclinA1的表达，继而导致耐药性产生。在ALL复发病人中，编码MLL和cyclinA1蛋白的KMT2A和CCNA1基因表达降低，并且KMT2A和CCNA1的表达与ALL患者生存期呈显著正相关。在MLL耐受细胞中，表观遗传调节药物DUB抑制剂能够通过恢复H2Bub和H3K4me3水平，上调cyclinA1的表达，从而逆转MLL细胞的耐药性。

模式图

本研究结果揭示MLL白血病细胞不可避免地对蛋白酶体抑制剂产生耐药性的分子机制，阐述了cyclinA1表达依赖的耐受性产生和消除的表观遗传调控原理，针对性地开发了DUB抑制剂杀死耐受细胞的联合用药方案，为进一步改善蛋白酶体抑制剂治疗MLL白血病的临床转化运用提供了理论基础和实践依据。

Drugresistanceisasignificantobstacletoeffectivecancertreatment.Drugresistancedevelopsfrominitiallyreversibledrug‐tolerantcancercells,whichofferstherapeuticopportunitiestoimpedecancerrelapse.Themechanismsofresistancetoproteasomeinhibitor(PI)therapyhavebeeninvestigatedintensively;however,thewaysbywhichdrug‐tolerantcancercellsorchestratetheiradaptiveresponsestodrugchallengesremainlargelyunknown.Here,wedemonstratedthatcyclinA1suppressionelicitedthedevelopmentoftransientPItoleranceinmixed‐lineageleukemia(MLL)cells.Thisadaptiveprocessinvolvedreversibledown-regulationofcyclinA1,whichpromotedPIresistancethroughcellcyclearrest.PI-tolerantMLLcellsacquiredcyclinA1dependency,regulateddirectlybyMLLprotein.LossofcyclinA1functionresultedintheemergenceofdrugtolerance,whichwasassociatedwithpatientrelapseandreducedsurvival.CombinationtreatmentwithPIanddeubiquitinatingenzyme(DUB)inhibitorsovercamethisdrugresistancebyrestoringcyclinA1expressionthroughchromatincrosstalkbetweenhistoneH2BmonoubiquitinationandMLL‐mediatedhistoneH3lysine4methylation.TheseresultsrevealtheimportanceofcyclinA1‐engagedcellcycleregulationinPIresistanceinMLLcells,andsuggestthatcellcyclere‐entrybyDUBinhibitorsmayrepresentapromisingepigenetictherapeuticstrategytopreventacquireddrugresistance.

耐药性是肿瘤治疗中的一个主要障碍，其发展最初来源于可逆的药物耐受细胞。蛋白酶体抑制剂(PI)的耐药机制已经有过许多报道，然而，肿瘤细胞是如何协调其对药物的适应性反应的，在很大程度上仍然是未知的。在这里，我们发现在MLL白血病细胞中，cyclinA1的抑制可以短暂地诱导PI耐受性产生。这一适应性过程受到MLL蛋白直接调控的cyclinA1可逆表达的影响，通过细胞周期阻滞促进耐药性产生。此外，MLL和cyclinA1功能缺失导致药物耐受细胞的出现，并且与患者复发和生存期降低显著相关。我们进一步发现，PI和去泛素化酶(DUB)抑制剂联合治疗能够通过促进组蛋白H2B单泛素化和MLL介导的组蛋白H3K4甲基化之间的染色质交叉调节，恢复cyclinA1的表达，从而克服MLL细胞的耐药性。这些结果揭示了cyclinA1参与的细胞周期调控在MLL细胞耐药性中的重要作用，并提示DUB抑制剂引起的细胞周期再进入可能是一种防止获得性耐药的潜在表观遗传治疗策略。

作者简介

刘晗研究员，博士生导师，上海交通大医院/上海血液学研究所；研究方向：白血病的发病机制及转化研究。

葛茂林博士后，上海交通大医院/上海血液学研究所；研究方向：血液肿瘤的发病及耐药机制研究。

许琼予硕士研究生，上海交通大医院/上海血液学研究所；研究方向：白血病转化研究。

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