揭秘 CHMP5：T 细胞白血病发生发展的关键 “推手”

转录失调是癌细胞的标志，T 细胞急性淋巴细胞白血病（T-ALL）对 BRD4 存在高度依赖且易产生耐药性。研究人员开展了关于 ESCRT 蛋白 CHMP5 在 T-ALL 中作用的研究，发现 CHMP5 可促进 T-ALL 发生发展，该成果有助于理解 T-ALL 发病机制及开发新疗法。

　　在癌症的世界里，转录失调就像一颗隐藏在癌细胞中的定时炸弹，时刻威胁着生命健康。癌细胞常常劫持转录机制，让那些支持其生存和增殖的基因疯狂表达。T 细胞急性淋巴细胞白血病（T-ALL）作为一种侵袭性的恶性肿瘤，对 BRD4 有着很强的依赖性 。尽管 BET 抑制剂能在一定程度上抑制 T-ALL 细胞的生长，但肿瘤细胞却很 “狡猾”，容易对其产生耐药性。为了攻克这一难题，来自美国国立卫生研究院等机构的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在 ESCRT 蛋白 CHMP5 上，试图揭开它与 T-ALL 之间的神秘联系。经过一系列艰苦的探索，研究人员发现 CHMP5 在 T-ALL 的发生和发展过程中扮演着至关重要的角色，这一发现为 T-ALL 的治疗带来了新的希望。该研究成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是 RNA 测序（RNA-seq），通过对不同处理的细胞进行 RNA 测序，分析基因表达变化，从而探究 CHMP5 对 T-ALL 基因表达的影响；二是染色质免疫沉淀（ChIP）及 ChIP - 测序（ChIP-seq）技术，用于研究蛋白质与 DNA 的相互作用，明确 CHMP5、BRD4 等蛋白在染色质上的结合位点；三是构建小鼠模型，利用基因编辑技术敲除小鼠体内的 Chmp5 基因，研究其对 T-ALL 发病的影响，同时使用患者来源的样本进行研究，使研究结果更具临床相关性。

下面来详细看看研究结果：

1. CHMP5 促进 T-ALL 基因转录：研究人员利用短发夹 RNA（shRNA）敲低 CUTLL1 细胞中的 CHMP5，发现细胞生长受限且出现细胞周期停滞。RNA-seq 分析显示，CHMP5 缺失导致大量基因表达变化，其中 MYC 相关基因显著下调。进一步研究发现，CHMP5 通过影响转录调控 MYC 表达，CHMP5 的缺失会导致 MYC mRNA 和蛋白水平大幅下降。
2. CHMP5 缺陷模拟 MYC 缺陷表型：在 T-ALL 细胞中，CHMP5 的缺失导致的表型与 MYC 缺失相似，两者都影响细胞的能量代谢、内质网生物合成等过程。这表明在 T-ALL 中，CHMP5 的作用与 MYC 密切相关，且 CHMP5 位于 MYC 的上游调控位置。
3. CHMP5 存在核定位现象：大多数 ESCRT 蛋白被认为存在于细胞质中，但研究人员惊讶地发现，在 T-ALL 细胞中，相当数量的 CHMP5 蛋白定位于细胞核。通过对氨基酸序列的分析，发现 CHMP5 含有核定位信号（NLS），缺失该信号后，CHMP5 主要定位于细胞质，这说明 CHMP5 的核定位至少部分由 NLS 介导。
4. 核内 CHMP5 与 BRD4 相互作用：由于 CHMP5 在细胞核中定位，研究人员推测它可能参与调控 T-ALL 基因的转录。研究发现，核内 CHMP5 与 BRD4 存在直接相互作用，且两者在染色质上的结合位点重叠，尤其是在 MYC 基因的调控区域。BET 抑制剂 JQ1 可减少 CHMP5 在 MYC 基因座上的结合，表明 CHMP5 与 BRD4 在调控 MYC 表达中存在协同作用。
5. CHMP5 促进 Pol II 释放：BRD4 可促进转录延伸，研究人员通过全基因组 ChIP-seq 分析发现，CHMP5 缺失会导致 RNA 聚合酶 II（Pol II）在转录起始位点（TSS）的占用增加，在转录终止位点（TES）的占用减少，表明 Pol II 的暂停释放受到影响。这一结果在 MYC 等关键 T-ALL 基因中尤为明显，说明 CHMP5 在促进 BRD4 依赖的基因转录延伸中发挥重要作用。
6. CHMP5 影响 H³K27 乙酰化和超级增强子：CHMP5 的缺失会显著降低 H³K27ac 在活性基因上的密度，破坏超级增强子的形成，导致 BRD4 在这些区域的占用减少。这表明 CHMP5 通过调节表观遗传机制，影响 T-ALL 基因的表达调控。
7. CHMP5 增强 BRD4-p300 相互作用：在正常和癌细胞中，p300 介导增强子和超级增强子的超乙酰化，BRD4 与 p300 相互作用可进一步增强这一过程。研究发现，CHMP5 缺失会减少 BRD4 与 p300 的相互作用，导致 p300 在 MYC 基因增强子和超级增强子上的占用减少。同时，使用 p300 抑制剂可产生与 CHMP5 缺失类似的效果，表明 CHMP5 在促进 BRD4-p300 相互作用及后续的基因表达调控中不可或缺。
8. CHMP5 与 T-ALL 预后及化疗耐药相关：临床研究发现，CHMP5 在 T-ALL 细胞中的表达明显高于正常 T 细胞，且高表达 CHMP5 的 T-ALL 患者总体生存率更差。在化疗方面，CHMP5 缺失可显著增加 T-ALL 细胞对化疗药物的敏感性，而 CHMP5 过表达则会导致细胞对化疗药物和 BRD4 抑制剂产生耐药性。
9. CHMP5 对 T-ALL 体内发生至关重要：研究人员通过构建小鼠骨髓嵌合体模型发现，缺失 Chmp5 的小鼠在导入致癌的 NOTCH1 后，不会发生 T-ALL，而正常小鼠则会发展为致命的 T-ALL。对小鼠体内 T-ALL 细胞的分析表明，Chmp5 缺失导致 MYC 表达下降，白血病起始细胞（LIC）减少，这说明 CHMP5 是 T-ALL 体内发生所必需的。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 ESCRT 蛋白 CHMP5 在促进 T-ALL 启动和维持基因程序中的关键作用。CHMP5 通过增强 p300-BRD4 相互作用，介导关键 T-ALL 基因增强子和超级增强子的 H³K27 乙酰化，从而促进 T-ALL 的发生发展。这一发现为理解 T-ALL 的发病机制提供了新的视角，同时也表明 CHMP5 有望成为 T-ALL 治疗的潜在靶点。此外，研究还发现联合抑制 p300 和 BRD4 比单独抑制效果更好，为开发更有效的 T-ALL 治疗策略提供了理论依据。然而，研究也存在一些局限性，例如 CHMP5 在细胞内的转运调控机制仍不明确，以及 CHMP5 缺失导致 p300 蛋白上调的具体机制还需进一步研究。未来对 CHMP5 功能的深入研究，将有助于进一步揭示癌细胞转录成瘾机制，为癌症治疗带来新的突破。