突破！揭示杂合性 KMT2D 缺失促髓母细胞瘤机制及联合治疗新策略

这篇论文聚焦髓母细胞瘤（MB），发现杂合性 Kmt2d 缺失通过上调促癌程序、下调转录抑制肿瘤抑制因子 NCOR2 等，促进 MB 发生。同时，联合抑制 LSD1 和 OXPHOS 可显著降低 KMT2D 缺陷型 MB 细胞致瘤性，为 MB 治疗提供新思路。

　　

研究背景

组蛋白赖氨酸甲基化在基因表达的表观遗传和转录调控中起着核心作用。KMT2D 作为 H3K4 甲基转移酶，是许多癌症中频繁突变的表观遗传修饰因子，在髓母细胞瘤（MB）中也有较高的突变率。其中，杂合性 KMT2D 缺失在 MB 和其他癌症中较为常见，但此前其致癌作用却未得到充分阐释。MB 是常见的儿童脑肿瘤，可分为四个主要分子亚组，异常的 SHH 和 WNT 通路与 MB 的发展相关，而 KMT2D 是 MB 中常见的改变的表观遗传修饰因子之一，其突变或下调与患者生存率低相关。本研究旨在探究杂合性 Kmt2d 缺失对 MB 发生的影响，为 MB 的治疗提供新的策略。

实验设计

1. 构建小鼠模型：为研究杂合性 Kmt2d 缺失与其他基因改变对 MB 发生的联合作用，构建了多种基因工程小鼠模型（GEMMs），如 Nestin-Cre Kmt2d^fl/+ Ptch^+/?（NKP）、Nestin-Cre Kmt2d^fl/fl Ptch^+/?、Atoh1-Cre Kmt2d^fl/+ Ptch^+/?（AKP）等小鼠模型。选择 Ptch^+/?小鼠是因为 PTCH 是关键的 MB 抑制因子，Ptch^+/?小鼠是常用的 MB 模型，且 PTCH 是 MB 中最常突变的肿瘤抑制基因之一，与 KMT2D 突变常共发生。
2. 实验方法：运用磁共振成像（MRI）、苏木精和伊红（H&E）染色、免疫组织化学（IHC）、RNA 测序（RNA-seq）、染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）、CUT&RUN 等实验技术，对小鼠小脑组织和细胞进行检测分析。同时，使用多种小分子抑制剂处理细胞和小鼠，观察对 MB 细胞增殖和肿瘤生长的影响。

实验结果

1. 杂合性 Kmt2d 缺失加速 MB 发生：Nestin-Cre 介导的杂合性 Kmt2d 缺失显著增强了 Ptch^+/?驱动的 MB 发生，52% 的 NKP 小鼠发生 MB，而 Ptch^+/?小鼠仅 10% 发生。Atoh1-Cre 介导的杂合性 Kmt2d 缺失同样促进 Ptch^+/?驱动的 MB 发生，且两种模型中肿瘤细胞均表现出高增殖性，相关神经元标记物减少。
2. 相关基因表达变化：RNA-seq 分析发现，杂合性 Kmt2d 缺失上调了包括氧化磷酸化（OXPHOS）、氧化还原过程、G 蛋白偶联受体（GPCR）信号通路等肿瘤促进程序，同时下调了神经元分化程序。定量 RT-PCR 和 IHC 分析证实了这些基因表达的变化，且部分基因（如 Cox6c、Gpr161、Gpr34）的上调对 MB 细胞增殖至关重要。
3. 关键因子的调控机制：杂合性 Kmt2d 缺失下调转录抑制肿瘤抑制因子 NCOR2 的表达，NCOR2 可直接抑制肿瘤促进基因。同时，杂合性 Ptch 缺失上调 MYCN，MYCN 直接激活肿瘤促进基因，二者共同作用促进 MB 发生。
4. 表观遗传改变：杂合性 Kmt2d 缺失降低了增强子标记（H3K4me1 和 H3K27ac）和 H3K4me3 的水平，影响了增强子和 H3K4me3 在基因组和肿瘤抑制基因上的特征，减弱了增强子活性，下调了肿瘤抑制基因的表达。
5. 联合抑制治疗效果：筛选出的小分子抑制剂中，ORY-2001（LSD1 抑制剂）和二甲双胍（OXPHOS 抑制剂）的联合使用，能有效抑制 AKP MB 细胞的增殖和肿瘤生长，且对小鼠体重无显著影响，表明该联合治疗具有潜在的临床应用价值。

研究结论

本研究揭示了杂合性 Kmt2d 缺失在小鼠脑或小脑区域通过上调肿瘤促进程序，高度促进由杂合性 Ptch 缺失驱动的 MB 发生。其机制是 Kmt2d 缺失下调 Ncor2，与 Ptch 缺失导致的 MYCN 上调协同激活肿瘤促进基因。此外，研究还发现杂合性 Kmt2d 缺失影响增强子和 H3K4me3 特征，且联合抑制 LSD1 和 OXPHOS 可有效抑制 KMT2D 缺陷型 MB 细胞的致瘤性，为 MB 的治疗提供了新的分子机制和潜在的治疗策略。然而，研究也存在局限性，如联合治疗对原发性 MB 和人类 KMT2D 缺陷型 MB 的影响尚未明确，未来需进一步研究。