揭示CBFA2T3::GLIS2融合基因驱动儿童急性巨核细胞白血病的双路径分化机制

本研究针对CBFA2T3::GLIS2(CG)融合蛋白驱动的儿童急性巨核细胞白血病(AMKL)发病机制不明的问题，通过建立可调控的hiPSC疾病模型，结合单细胞多组学技术，首次揭示了CG通过两种分化路径干扰造血过程：既可锁定异常巨核细胞祖细胞(aMKP)于增殖状态，也可阻碍异常巨核细胞(aMK)终末分化。研究发现aMKP通过GATA2/ERG/DLX3网络维持自我更新能力，而aMK则因NFE2/SPI1/GATA1等关键因子受抑导致分化阻滞。该成果为靶向不同白血病细胞状态的治疗策略提供了新思路，发表于《Communications Biology》。

　　

在儿童血液肿瘤领域，急性巨核细胞白血病(AMKL)因其独特的临床特征和治疗挑战备受关注。其中由CBFA2T3::GLIS2(CG)染色体易位产生的融合蛋白，被认为是导致非唐氏综合征相关AMKL的关键驱动因素。这类白血病具有发病年龄早（3岁以下）、常规化疗效果差、易复发等特点，患者5年生存率不足20%。尽管既往研究已鉴定出CG融合基因的致瘤特性，但其在白血病发生早期的具体作用机制仍不清楚，特别是CG如何干扰正常造血分化程序这一核心问题亟待解答。

为破解这一科学难题，Mohamed R.Shoeb等研究者创新性地构建了可条件调控的hiPSC（人诱导多能干细胞）疾病模型。该模型通过在CBFA2T3基因位点精准插入GLIS2序列，实现了CG融合蛋白的生理水平表达，并引入dTAG蛋白降解系统实现时间可控的蛋白功能研究。研究团队采用STEMdiff造血分化系统模拟人类造血过程，结合MethoCult和MegaCult克隆形成实验评估细胞分化潜能，通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)和染色质可及性分析(scATAC-seq)捕捉动态变化，并整合ChIP-seq技术绘制CG的全基因组结合图谱。

研究首先验证了模型系统的可靠性。基因编辑后的hiPSC在造血分化第12-13天(D12-13)产生正常数量的造血干祖细胞(HSPC)，但CG表达显著增强了髓系克隆形成能力（2.5倍）和长期自我更新特性（培养115天）。这些细胞表现出与CG-AMKL患者样本高度相似的转录组特征，证实模型成功重现了疾病的关键生物学特性。

"CG表达产生类似CG-AMKL样本的自我更新造血祖细胞"部分揭示了表观遗传重塑的动态过程。ATAC-seq分析显示，染色质可及性的改变始于分化中期(D25)，最终在长期培养细胞中形成稳定的开放/封闭区域模式。值得注意的是，约50%的CG结合位点在长期培养阶段获得染色质开放性，且主要富集在增强子区域。这些区域包含GATA、RUNX、ETS等造血相关转录因子(TF)的结合基序，提示CG可能通过"劫持"正常造血调控网络实现致瘤转化。

在"CG表达导致造血分化偏向异常巨核细胞途径"的发现中，单细胞分析描绘了令人惊讶的细胞命运异质性。通过将CG表达细胞的转录组投射到正常造血分化图谱，研究者发现大多数细胞滞留在早期巨核细胞/红系祖细胞阶段，但约15%的细胞表现出晚期巨核细胞特征。MegaCult实验证实CG显著增加巨核细胞集落数量（尤其是>50细胞的大集落增加61倍），表明其同时促进增殖和分化阻滞。

深入分析"CG表达导致两种替代性MK命运"时，研究团队鉴定出6个细胞亚群。RNA速率分析显示，异常巨核细胞祖细胞(aMKP)和异常巨核细胞(aMK)分别沿着 divergent轨迹发展。aMKP高表达GATA2、ERG、DLX3等自我更新因子，转录特征与患者来源的CG-AMKL细胞高度相似；而aMK虽启动分化程序却无法完成终末成熟，表现为NFE2、GATA1等关键分化因子的持续抑制。多组学整合分析发现，CG通过直接结合并关闭SPI1（又称PU.1）等基因的启动子区域抑制分化，同时通过远端增强子激活ERG、DLX3等促增殖基因的表达。

"CG表达细胞中不同命运的基因调控网络驱动"部分阐明了关键调控枢纽。SCENIC分析揭示，aMKP特异性激活包含DLX3、ERG、GATA2的调控网络，而aMK则表现出ZNF431、GLIS3等非典型TF的异常激活。特别值得注意的是，DLX3/4基因座附近新发现的CG结合增强子，为理解该同源盒蛋白在白血病发生中的作用提供了直接证据。与此相对，aMK中GLIS3的上调似乎与CG无直接调控关系，可能反映了分化阻滞状态的继发改变。

这项研究的重要价值在于首次系统描绘了CG融合蛋白在人类造血分化过程中的动态作用图谱。其创新性发现包括：（1）揭示CG通过双路径干扰巨核细胞发育的分子机制；（2）鉴定DLX3作为aMKP自我维持的新调控因子；（3）建立可模拟白血病发生全过程的hiPSC模型系统。这些发现不仅深化了对CG-AMKL发病机制的理解，更重要的是为开发针对不同白血病细胞状态的靶向策略提供了理论依据。例如，针对aMKP可探索抑制ERG/GATA2/DLX3网络，而对aMK则需考虑解除分化阻滞的联合治疗方案。该研究展示的多组学整合分析方法，也为其他融合基因驱动白血病的研究提供了范式参考。