《Leukemia》：The effect of cohesin mutations on HLA-class II expression in the myeloid leukemia of Down syndrome
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患有唐氏综合征(DS)的儿童常发生一过性异常髓系造血(TAM)，该病症可演变为DS相关髓系白血病(ML-DS)。TAM在大多数病例中可自发缓解，但在获得额外突变（最常见于黏连蛋白复合体/cohesin complex）时会进展为ML-DS。然而，这些改变促进白
患有唐氏综合征(DS)的儿童常发生一过性异常髓系造血(TAM)，该病症可演变为DS相关髓系白血病(ML-DS)。TAM在大多数病例中可自发缓解，但在获得额外突变（最常见于黏连蛋白复合体/cohesin complex）时会进展为ML-DS。然而，这些改变促进白血病的机制尚不明确。研究人员利用RAD21突变的CMY细胞系、经RAD21校正的CMY同基因克隆以及患者数据，探究了白血病进展过程中黏连蛋白突变的影响。RNA测序显示，伴随黏连蛋白突变，HLA-II类分子基因显著下调。此外，与TAM相比，ML-DS中的HLA-DR水平更低，且这些降低的水平与白血病进展风险增加相关。多组学分析显示，RAD21单倍体不足改变了染色质可及性，并损害了GATA1s和HLA-II类分子基因表达的主调节因子CIITA的占据。RAD21校正后增加了CIITA的染色质结合，提供了黏连蛋白恢复HLA-II类分子表达的机制。最后，在其他亚型的急性髓系白血病(AML)中，RAD21或STAG2表达水平的降低同样表现出HLA-II类分子基因表达的减少。因此，黏连蛋白可能通过改变HLA-II类分子基因表达来促进白血病发生。
唐氏综合征(DS)儿童罹患急性白血病的风险显著增加，且独特地易患一过性异常髓系造血(TAM)。在DS中，发展为急性髓系白血病(AML)即DS相关髓系白血病(ML-DS)的风险极高。从TAM到ML-DS的遗传演变过程已被充分表征，可作为研究白血病转化的稳健模型。高达25%的DS新生儿患有静默或临床TAM，这是一种出生时即存在的白血病前原始细胞期状况。TAM由21三体和造血转录因子编码基因GATA1突变的共同作用驱动。这些突变导致全长GATA1缺失，但表达名为GATA1s的截短异构体。令人惊讶的是，大多数TAM病例在生命的最初几个月内自发缓解。然而，近20%曾患TAM的儿童在1至3年后由于微小残留TAM原始细胞获得额外突变而进展为ML-DS。测序努力证实了在几乎所有TAM和ML-DS病例中均存在GATA1突变，并阐明了TAM向ML-DS进展期间发生的叠加突变的性质。与其它髓系恶性肿瘤相比，黏连蛋白复合体(cohesin complex)亚基突变在ML-DS中富集。黏连蛋白是一个环状蛋白复合体，除了维持姐妹染色单体凝聚的经典功能外，还介导染色质相互作用，导致转录中心形成、增强子-启动子环化增强以及在DNA复制位点调节DNA损伤反应。然而，黏连蛋白突变促进白血病发生的精确机制仍不明确，也不清楚为何黏连蛋白突变在ML-DS中富集。研究人员开展了相关研究探讨黏连蛋白突变在白血病进展中的机制，发现其通过下调HLA-II类分子表达介导免疫逃逸，这一结果发表在《Leukemia》上，对于理解ML-DS的发病机制及潜在治疗靶点具有重要意义。
在研究方法与队列方面，研究人员主要利用了CRISPR-Cas9技术在ML-DS患者来源的CMY细胞系中校正RAD21突变生成同基因克隆，结合RNA-seq、ATAC-seq、CUT&RUN、ChIP-seq和Hi-C等多组学测序技术进行表观遗传与转录分析。诊断流式细胞术队列数据来源于C3OMBAT-AML队列及panAML数据集中的儿童AML患者样本，并在NSG小鼠及两个独立的ML-DS PDX模型进行了体内验证。
Haploinsufficiency of RAD21 contributes to the growth of ML-DS cells（RAD21单倍体不足促进ML-DS细胞生长）：通过CRISPR-Cas9校正CMY细胞中的RAD21突变，研究发现RAD21校正后的同基因克隆在体外细胞计数与竞争性生长实验中表现出明显的生长缺陷，且在NSG小鼠体内移植后显著延长了生存期，证明黏连蛋白突变赋予了ML-DS细胞生长优势。
Multi-omic assays reveal a relationship between cohesin and GATA1s chromatin occupancy（多组学检测揭示黏连蛋白与GATA1s染色质占据的关系）：ATAC-seq与CUT&RUN分析显示，RAD21突变改变了染色质可及性，RAD21校正后CTCF位点富集增加，而GATA和RUNT基序富集减少。在差异RAD21占据位点，突变校正显著增加了GATA1s的染色质结合，证明RAD21协调了ML-DS中GATA1s与染色质的结合。
A reduction in HLA-class II gene expression is associated with cohesin mutations（HLA-II类分子基因表达减少与黏连蛋白突变相关）：RNA-seq结果识别出突变的校正导致HLA-II类分子基因显著上调。通过与引入GATA1和STAG2突变的人胎儿肝细胞模型对比，证实RAD21和STAG2突变都会降低HLA-II类分子基因表达。流式细胞术验证RAD21校正显著增加了细胞表面泛HLA-II类分子标志物HLA-DR, DP, DQ的表达。对215例ML-DS患者样本分析表明，HLA-II类分子基因表达随RAD21或STAG2表达降低而显著下降。
RAD21 mutation reduces CIITA occupancy within the HLA-class II locus（RAD21突变减少HLA-II类分子基因座内CIITA的占据）：Hi-C分析表明HLA基因座的拓扑关联结构域和染色质隔离未改变。ChIP-seq显示，RAD21校正显著增加了HLA-II类分子表达主调节因子CIITA在DR/DQ和XL-9超增强子处的占据，且不改变CIITA的RNA或蛋白水平，表明RAD21突变通过削弱CIITA的染色质招募来抑制HLA-II类分子基因表达。
Low HLA-DR expression is an indicator of TAM progression to ML-DS（低HLA-DR表达是TAM向ML-DS进展的指示因子）：利用C3OMBAT-AML队列流式回顾性分析发现，ML-DS相比TAM的HLA-DR水平有降低趋势，配对样本中ML-DS期HLA-DR多呈下降，且TAM诊断时HLA-DR低表达患者进展为ML-DS的累积发生率显著更高，表明低HLA-DR是疾病进展的特征。
Genome-wide CRISPR-Cas9 screen uncovers regulators of HLA-class II expression（全基因组CRISPR-Cas9筛选揭示HLA-II类分子表达的调节因子）：通过全基因组CRISPR-Cas9筛选发现MEAF6及其相关的MYST组蛋白乙酰转移酶(HAT)复合物成员KAT7、KAT6a和KAT6b是HLA-II类分子的负调节因子。利用KAT7抑制剂WM-3835及KAT6a/KAT6b/KAT7抑制剂PF-9363处理细胞系和PDX模型，均显著上调了HLA-II类分子的表达水平。
Cohesin expression correlates with HLA-class II gene expression in other subtypes of AML（黏连蛋白表达与其他亚型AML中HLA-II类分子基因表达相关）：对panAML数据集中750例儿科AML病例再分析发现，RAD21或STAG2表达降低与非DS AML中HLA-II类分子表达下降相关。在伴t(8;21)易位的AML亚群中同样证实了此关联，并在含有RAD21杂合插入突变的Kasumi-1细胞系中通过突变校正显著恢复了HLA-II类分子表达，证明黏连蛋白下调是普遍性驱动因素。
在讨论部分，研究人员总结结论指出，ML-DS中黏连蛋白复合体突变的后果是减少了CIITA在HLA-II类分子基因座的占据，导致HLA-II类分子基因表达降低，并且在具有低黏连蛋白表达的非DS AML病例中也检测到了类似效应，提示这是具有黏连蛋白功能失调的AML的普遍特征。研究表明，黏连蛋白突变可能通过炎症性功能障碍而非单纯破坏染色质结构发挥作用，RAD21的校正恢复了转录因子GATA1s和CIITA的染色质结合。此外，研究探讨了抑制HAT复合物上调HLA-II类分子表达的潜在分子途径。由于TAM自发缓解可能由免疫反应介导，而向ML-DS进展可能至少部分取决于免疫逃逸，低HLA-DR表达可能是免疫逃逸的机制之一。尽管由于缺乏合适的小鼠模型给免疫系统研究带来挑战，但该研究确立了黏连蛋白调节HLA-II类分子表达在AML原发性白血病发生中的潜在作用。
