《Cell Reports》：CSE1L enrichment in pediatric and young adult acute myeloid leukemia reveals a ribosomal export dependency
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蛋白质通过核孔并借助称为输入蛋白（importins）和输出蛋白（exportins）的核运输受体在细胞核与细胞质之间穿梭。尽管涉及核孔蛋白（nucleoporins）的遗传改变在儿童、青少年和年轻成人（AYA）急性髓系白血病（AML）中富集，但核质运输在该疾
蛋白质通过核孔并借助称为输入蛋白（importins）和输出蛋白（exportins）的核运输受体在细胞核与细胞质之间穿梭。尽管涉及核孔蛋白（nucleoporins）的遗传改变在儿童、青少年和年轻成人（AYA）急性髓系白血病（AML）中富集，但核质运输在该疾病中尚未被广泛研究。研究人员发现，编码核质运输通路组分（京都基因与基因组百科全书[KEGG]：hsa03013）的基因在较年轻患者（≤40 years）的AML细胞中富集。在该通路中，CSE1L是儿童/AYA AML中表达最高的输出蛋白，而在造血干细胞（HSCs）中表达极低。CSE1L缺失降低白血病细胞生长、增殖和克隆形成能力，靶向白血病干细胞而保留正常HSCs。机制上，研究人员鉴定出CSE1L在AML中以Ran-GTP依赖方式调控pre-60S核糖体亚基输出这一新作用。总之，这些数据确定核质运输和核糖体亚基输出是儿童/AYA AML中富集的依赖性，并确立CSE1L介导的输出为一种白血病易感性。
论文解读文章：儿童、青少年和年轻成人（AYA）急性髓系白血病（AML）在突变谱和生物学上与成人AML存在差异：成人AML常以体细胞突变及先前克隆性造血或骨髓增生异常综合征为特征，而儿童/AYA AML更多见结构改变和融合癌基因，突变负荷较低。治疗开发多沿用成人AML中建立的药物，常缺乏在儿童/AYA疾病中的详细生物学验证；单个融合罕见也限制研究发现向临床转化。核孔复合体由30种核孔蛋白（NUPs）构成，核运输受体即输入蛋白和输出蛋白调控大分子经核孔的核质运输。儿童/AYA AML富集核孔复合体遗传改变，包括NUP98重排和DEK::NUP214融合，但核质运输在该病中的作用及靶向潜力仍未充分研究。因此，研究人员通过原发AML数据集和AML细胞系功能基因组筛选，发现≤40岁患者AML细胞中核质运输通路基因富集，CSE1L（exportin-2/XPO2，核输出受体）为最高差异表达输出蛋白；CSE1L缺失在体外和体内损害白血病生长、增殖、克隆形成和白血病干细胞（LSCs）功能，同时保留正常造血干细胞（HSCs）；机制上定义CSE1L以Ran-GTP依赖方式调控pre-60S（60S核糖体亚基前体）输出。该研究确定核质运输和核糖体亚基输出为儿童/AYA AML富集依赖，并确立CSE1L介导输出为白血病易感性。
关键技术方法：研究人员整合Beat AML 2.0、TARGET、DepMap（癌症依赖图谱）及COG AAML1031等公共队列与原发AML样本，原发样本来自Princess Margaret Cancer Center/UHN白血病组织库和Hospital for Sick Children细胞库；采用shRNA（短发夹RNA）/sgRNA（单向导RNA）敲低、细胞增殖与克隆形成、多聚核糖体谱、OPP/HPG蛋白合成检测、coIP（共免疫沉淀）/PLA（邻近连接试验）/BioID（邻近依赖性生物素标记）、核质分离与超速离心、RPL29-eGFP报告、TAP（串联亲和纯化）-MRTO4 pre-60S纯化及RanQ69L-GTP结合实验，并在NSG/NS-GF小鼠中进行异种移植和二次移植。
研究结果：
（1）CSE1L在儿童/AYA AML细胞中高表达并与不良临床结局相关。通过Beat AML 2.0和TARGET等数据行基因集富集分析（GSEA）、差异表达分析、免疫印迹、单细胞RNA测序及生存分析，发现核质运输通路在年轻AML中富集，CSE1L为最高表达输出蛋白，其mRNA和蛋白在年轻患者AML中高于老年患者并高于正常外周血干细胞，而在不同年龄健康HSCs中均低表达；CSE1L高表达预测完全缓解（CR）率降低、无事件生存（EFS）和总生存（OS）缩短，在复发及NUP融合AML中升高；DepMap中CSE1L为儿童/AYA AML细胞系顶级必需基因之一。
（2）CSE1L对AML细胞生长和活力是必需的。通过在MV4-11、THP-1、NB4和TEX细胞中shRNA敲低及TEX/NB4中sgRNA敲低，结合外源CSE1L回补、增殖、克隆形成和caspase检测，发现CSE1L缺失降低AML细胞活力和克隆生长并增加活性caspase水平，回补可恢复生长、活力和克隆形成，证实CSE1L特异性依赖。
（3）体内CSE1L缺失损害白血病干细胞功能并延长生存且对正常HSCs无不良影响。通过TEX细胞和1例20岁化疗难治原发AML样本的shCSE1L细胞股骨内移植、二次移植、生存分析及脐血CD34
+细胞移植，发现CSE1L缺失降低植入、减少循环原始细胞并延长小鼠生存，二次移植仍降低植入，提示损害LSC维持；而正常HSCs植入不受影响。
（4）CSE1L与参与核糖体生物发生的蛋白相互作用。通过BioID（PRIDE: PXD007976）及通路富集、coIP和PLA，发现CSE1L互作组富集核糖体生物发生过程，CSE1L与60S大亚基组分RPL29、RPL32互作，而不与40S小亚基组分RPS2、RPS16互作；其互作组签名富集于功能验证的LSC组分并预测儿童/AYA AML治疗结局。
（5）CSE1L以Ran-GTP依赖方式参与核pre-60S输出。通过核质分离、超速离心、RPL29-eGFP报告、TAP-MRTO4纯化pre-60S及RanQ69L-GTP结合实验，发现CSE1L存在于核pre-ribosome而非胞质核糖体组分；CSE1L缺失导致RPL29核内积累和胞质RPL29减少，RPL29-GFP胞质信号降低；CSE1L仅在GTP锁定型Ran存在时结合pre-60S TAP颗粒，表明其pre-60S输出作用依赖Ran-GTP。
（6）抑制相关核运输受体揭示核糖体生物发生的受体特异性扰动。通过shCSE1L、shXPO1（核输出蛋白1）和shKPNA4（输入蛋白-α家族成员）后的多聚核糖体谱及OPP/HPG蛋白合成检测，发现三者均影响蛋白合成和多聚核糖体谱，但CSE1L缺失主要耗竭60S亚基，XPO1缺失同时降低40S和60S亚基形成，KPNA4缺失降低多聚核糖体丰度但不改变RPL29/RPS2/RPS16核质定位或40S/60S组装；表明CSE1L作用不同于XPO1的广泛输出功能。
（7）核糖体亚基输出特征与儿童/AYA AML不良结局相关。通过GSEA、GO:0000054核糖体亚基输出签名与TARGET/Beat AML 2.0的CR、微小残留病（MRD）、EFS、OS、Pearson相关及NUP融合比较，发现核糖体亚基输出签名在儿童/AYA AML富集，高表达与较低缓解率、MRD阳性、EFS和OS降低相关，与CSE1L表达正相关，并在NUP98/NUP214重排AML中最高。
讨论部分总结：该研究弥补儿童/AYA AML共享生物学认识不足，发现核质运输通路在儿童/AYA AML上调，CSE1L为最高差异表达输出蛋白并在年轻患者中作为不良结局生物标志物。CSE1L经典功能为回收importin-α，近期发现其可输出环状RNA，提示货物谱更广；本研究识别CSE1L与pre-60S之间的新Ran-GTP依赖互作及其促进pre-60S输出和核糖体生物发生的作用。与XPO1相比，CSE1L货物谱更受限、在年轻供者HSCs中表达更低、缺失对正常HSCs功能影响有限，提示其白血病选择性和较低脱靶潜力；但直接CSE1L药理学抑制剂目前不可用，研究为未来靶向该通路提供依据。NUP融合亚型高表达核质运输及核糖体亚基输出特征，提示这些亚型可能共享核运输依赖。局限性包括不能排除CSE1L其他功能贡献抗白血病表型、回补实验使用3′ UTR靶向shRNA而非后续体内研究所用编码区shRNA、移植终点细胞数限制无法确定CSE1L敲低是否全程持续、OPP标记在嘌呤霉素抗性细胞中进行可能低估翻译缺陷。
研究结论翻译：总之，研究人员确定核质运输是儿童/AYA AML中富集的通路，并将CSE1L定义为儿童/AYA AML中过表达的输出蛋白和不良结局生物标志物。机制上，CSE1L调控pre-60S核糖体亚基输出和核糖体生物发生，其缺失损害白血病生长和克隆形成，而对正常造血影响极小，支持CSE1L介导的输出为白血病相关易感性。这些发现突出AML中的年龄相关生物学差异，并确立CSE1L依赖的核糖体输出为儿童/AYA疾病中的功能性依赖，可能为未来治疗策略提供信息。
