多发性骨髓瘤浆细胞三维基因组结构解析揭示免疫应答与Wnt信号通路异常调控机制

针对多发性骨髓瘤（MM）这一难治性血液恶性肿瘤，中国研究人员首次整合Hi-C三维基因组测序、全基因组重测序和转录组技术，揭示了MM浆细胞中19个特异性TAD边界与免疫应答/Wnt通路的相关性，发现启动子-增强子互作环（PEL）的广泛重编程，鉴定出NSG2、ALDH1A2等关键基因变异。该研究为MM靶向治疗提供了三维基因组层面的新依据。

　　

多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma, MM）是一种恶性增殖的浆细胞肿瘤，占血液系统恶性肿瘤的10%，目前仍无法根治。尽管CAR-T等免疫疗法带来希望，但患者普遍面临复发难题。究其根源，三维基因组结构的异常调控可能是关键。既往研究表明，癌症中染色质空间组织与基因变异存在双向调控关系，但MM的三维基因组特征及其与分子机制的关联尚未系统阐明。

成都市第一人民医院血液科张凯基团队联合成都中医药大学等单位，在《Scientific Reports》发表研究，首次对5例MM患者浆细胞开展Hi-C（高通量染色体构象捕获）联合全基因组测序（WGS）和转录组分析。通过构建40kb分辨率的三维基因组图谱，整合多组学数据，揭示了MM特异的染色质空间重组规律及其与临床特征的关联。

研究采用三大关键技术：1）CD138磁珠分选MM患者骨髓浆细胞，结合FISH（荧光原位杂交）验证细胞纯度；2）原位Hi-C构建染色质互作图谱（平均1.45亿有效互作/样本），通过Pastis算法模拟三维结构；3）Illumina XTen平台完成WGS（37.5×深度）和RNA-seq（RIN>8.0），使用GATK和Manta检测变异，Cufflinks量化基因表达。

【临床信息与三维基因组动态变化】
队列包含5例44-80岁MM患者（2例核型正常，3例复杂核型异常），所有患者均在诊断后2年内死亡。Hi-C数据显示样本间57.18%为染色体内部互作，87.61%为长程互作。比较正常对照发现，MM浆细胞存在729个区室（compartment）转换事件，其中408个B→A转换（激活259个基因）与DNA结合转录因子活性相关，321个A→B转换（沉默274个基因）富集于跨膜信号受体功能。

【TAD边界特异性与功能】
MM基因组呈现更多TAD（平均3627个 vs 正常3197个），但尺寸更小（0.70 Mb vs 0.72 Mb）。鉴定出19个MM特异性TAD边界，涉及TNFRSF1B、FBXW11等43个基因，显著富集于HIV-1感染、Wnt通路和细胞因子受体互作通路。例如NFATC1（核因子激活T细胞胞质蛋白1）所在TAD边界改变可能影响骨髓瘤骨病进展。

【染色质环的重编程】
启动子-增强子互作环（PEL）占比最高。相比对照组，MM患者存在141个差异环（39%与CNV基因相关），如GPR18（B细胞相关G蛋白偶联受体）因拷贝数缺失导致互作减弱。差异环相关基因在自噬动物通路和ECM受体互作中富集，提示空间基因组紊乱影响肿瘤微环境调控。

【基因组变异与转录组关联】
WGS检出6752-8034个CDS区变异基因（4691个共享变异），非同义SNP主要影响ECM蛋白聚糖和胶原形成。RNA-seq显示1619个差异基因（如NSG2上调、ARHGAP24下调），与p53信号和N-糖基化通路相关。多组学整合发现350个重叠基因，包括MHC II类复合体组装相关基因，提示抗原呈递机制受损。

结论指出，MM浆细胞三维基因组存在层级式异常：1）区室转换激活发育相关转录因子，沉默细胞粘附分子；2）TAD边界重塑调控Wnt和炎症通路；3）CNV驱动的环结构破坏影响药物抵抗基因（如GPR183）。该研究首次绘制MM三维基因组-变异-表达调控网络，为靶向染色质空间组织的疗法（如靶向CALCRL-Adm轴）提供新思路。局限性在于样本量较小，未来需结合单细胞测序（scRNA-seq）解析瘤内异质性。