配对纵向单细胞转录组揭示 CML 淋巴细胞急变进化轨迹及 CD24 的关键作用

《Molecular Medicine》：Paired longitudinal single-cell profiling reveals clonal evolution and lymphoid lineage restriction during progression from chronic-phase CML to B-lymphoblastic blast crisis

摘要

背景

blast转化仍然是慢性髓性白血病（CML）患者死亡的主要原因，然而从慢性期CML（CML-CP）进展到B淋巴细胞急变期（BLBC）的细胞机制仍不明确。我们进行了配对纵向单细胞转录组分析，以表征与CML中淋巴样细胞急变相关的细胞状态、谱系轨迹、分子程序和克隆进化。

方法

对五个骨髓样本进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），这些样本被分为CML-CP（n=2）和CML-BLBC（n=3）两组，其中包括来自同一患者的两个纵向配对的CP–BLBC样本集。我们还结合了两个患有新生费城染色体阳性B细胞急性淋巴细胞白血病（Ph⁺ B-ALL）患者的公开scRNA-seq数据集进行了综合分析，以探索BLBC特有的细胞状态。通过微阵列数据集、批量RNA测序（RNA-seq）、定量实时PCR（qRT-PCR）和流式细胞术分析进一步验证了CD24的表达情况。

结果

scRNA-seq分析表明，在从CML-CP进展到BLBC的过程中，造血景观发生了显著重组。两个CML-CP样本表现出异质性的红系和髓系偏向性造血特征，这与不同的转录程序相关；而三个BLBC样本则获得了类似干细胞的相对静止的细胞状态，并伴随着炎症反应、细胞凋亡、ERBB2信号通路以及上皮-间充质转化信号的增强。Blast转化与淋巴相关转录程序的激活相关，表现为CD24、DNTT和RAG1表达的增加，这与淋巴类BCR::ABL1阳性前体细胞的出现一致。比较分析进一步提示，CML-BLBC的转录景观可能与新生Ph⁺ B-ALL不同，其中CD24成为在ProB和PreB细胞群中最一致上调的基因之一。疾病进展过程中CD24的持续上调通过外部微阵列数据集、内部批量RNA-seq数据集、qRT-PCR和流式细胞术分析得到了独立验证。此外，CD24表达升高与未经治疗的CML患者对伊马替尼的反应较差有关。

结论

这种配对纵向单细胞图谱描绘了从CML-CP到BLBC的进化轨迹，并提供了淋巴类BCR::ABL1阳性前体选择性扩增与谱系限制性Blast转化之间关联的证据。CD24、DNTT和RAG1的上调可能是这一过程的关键分子事件。