靶向 CARM1 损害 DNA 损伤修复并抑制 B 细胞急性淋巴细胞白血病进展

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：Targeting CARM1 impairs DNA damage repair and attenuates B-cell acute lymphoblastic leukemia progression

　　

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  在遗传学或药理学上靶向 CARM1 可抑制 B-ALL 的进展。
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  CARM1 抑制通过 PARP1 轴干扰 DNA 修复。
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  CARM1 抑制剂与 PARP1 抑制剂协同抑制 B-ALL。
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  CARM1 抑制增强了 CD19-CAR-T 细胞的疗效。

引言

B-ALL 是一种起源于 B 细胞的造血系统恶性肿瘤，并在患者复发后发展为难治性疾病 [1]。复发或难治性病例的预后极差。目前，缺乏有效的治疗靶点和免疫疗法持久性差是阻碍 B-ALL 治愈的主要因素 [1], [2]。迫切需要确定有效的治疗靶点并提高 CAR-T 细胞的寿命。

CARM1，也称为蛋白精氨酸 N-甲基转移酶 (PRMT) 4，不对称甲基化 300 多种蛋白质的精氨酸残基 [3]，包括组蛋白 (H3R17me2a, H3R26me2a)、转录因子等 [4]。CARM1 通过基于酶活性的机制或表观遗传调节来调节细胞生物过程。一方面，它通过表观遗传修饰和染色质重塑调节基因表达 [5], [6]。另一方面，它直接调节参与自噬、代谢、DNA 修复等关键生物过程的底物活性 [7], [8]。不出所料，鉴于其多方面的功能，CARM1 在不同类型的肿瘤中发挥着不同的作用。研究发现 CARM1 在乳腺癌和急性髓系白血病等肿瘤中促进肿瘤进展 [8], [9]。然而，CARM1 在 B-ALL 中的作用尚未被报道。因此，需要进行辩证分析以确定 CARM1 在 B-ALL 中的作用。近期的基于结构的方法已经产生了在实体瘤中具有应用的强效 CARM1 抑制剂 [10], [11]，表明其在 B-ALL 等血液恶性肿瘤中具有更广泛的用途。

DNA 损伤发生在快速 DNA 复制和分裂过程中。受损 DNA 的积累，特别是双链断裂 (DSBs)，上调了周期抑制分子 的表达，从而诱导细胞周期停滞以修复受损 DNA [12], [13]。为了对抗 DNA 损伤的有害影响并维持基因组稳定性，真核细胞已经发展出一个保守而复杂的 DNA 损伤反应 (DDR) 信号级联，以监测基因组完整性 [13]。聚 (ADP-核糖) 聚合酶 1 (PARP1) 是 DDR 信号的关键因素之一，负责响应 DNA 损伤时 85% 至 95% 的细胞内 PAR 化 [14]。它识别并结合受损 DNA，招募并使 DNA 修复效应分子 PAR 化，从而重塑受损 DNA 的染色体结构以修复 DNA [15]。诱导 DNA 损伤或损害修复系统已被确立为抑制肿瘤发展的有效策略 [12], [13]。据报道，CARM1 抑制可增强乳腺癌肿瘤细胞对 PARP 抑制剂的敏感性，这表明 CARM1 参与了 DDR 信号 [16]。临床前实验也验证了 PARP1 抑制剂和表观遗传修饰调节药物联合治疗 ALL 的疗效 [17]。我们假设 CARM1 抑制剂和 PARP1 抑制剂的联合使用可能为治疗急性淋巴细胞白血病提供一种协同方法，为难治性和复发性淋巴细胞白血病的治疗提供新的联合策略。在这里，我们将揭示 CARM1 和 PARP1 在 B-ALL 中的作用及其相互作用机制。

CARM1 在免疫调节中的作用也引起了我们的关注 [18]。先前的研究表明 CARM1 参与胸腺初始 T 细胞分化和 T 辅助前体细胞发育 [19], [20], [21]。抑制 CARM1 将 TME 重塑为免疫友好型，并增强 PD-1 阻断等免疫疗法在实体瘤中的效率 [18], [22], [23]。CAR-T 细胞免疫疗法的次优效果与终末分化和耗竭有关。T 细胞耗竭的特征是增殖潜力差、共抑制受体表达升高和效应功能降低 [24]。T 细胞的激活导致共抑制受体表达上调，并伴随转录组和表观基因组的变化 [24], [25], [26]。我们假设 CARM1 抑制可能潜在地调节 B-ALL 中的 CD19-CAR-T 细胞免疫疗法。因此，我们调查了 CARM1 对 B-ALL 发展以及 CD19-CAR-T 细胞免疫疗法的影响。

本研究旨在调查 CARM1 在 B 细胞急性淋巴细胞白血病 (B-ALL) 发展中的作用并阐明潜在的分子机制。我们观察到 CARM1 在 B-ALL 中上调并与不良预后相关。CARM1 的下调或药理学抑制有效地抑制了 B-ALL 的生长。此外，我们证明了 CARM1 与 PARP1 相互作用以调节 DNA 修复过程并促进白血病细胞存活。此外，我们表明 CARM1 抑制下调了 CD19-CAR-T 细胞上的共抑制分子并增加了记忆 T 细胞的比例。总之，这些发现表明 CARM1 在肿瘤靶向治疗和免疫疗法背景下发挥双重作用。

章节摘要

患者标本

来自珠江医院血液科的 B-ALL 患者的骨髓样本。也收集了健康供者的外周血 (PB) 样本作为对照。外周血淋巴细胞用 Ficoll 溶液 (Solarbio, Beijing, China) 分离。

细胞系和细胞培养

B-ALL 细胞系 (Nalm6, RS4;11) 和本研究使用的 Jurkat 细胞系保存在珠江医院 (南方医科大学，中国) 血液实验室。细胞系被

结果 CARM1 在 B-ALL 中上调

为了初步探索 CARM1 在 B-ALL 中的表达水平，我们利用多个生物信息学数据库进行了初步分析。GEO 数据集的分析显示，相对于初始诊断时的患者，复发患者的 CARM1 表达升高 (图 1A-B)，以及伴有中枢神经系统受累的 B-ALL 患者 (图 1C)。这些发现表明 CARM1 在 B-ALL 中过表达，并可能与不良预后相关。

为了进一步验证这些发现

讨论

我们的研究确定了 B-ALL 中 CARM1 的显著过表达。其遗传下调和药理学抑制均产生了强大的抗肿瘤效果。我们进一步证明了 CARM1 和 PARP1 之间的正相关性和直接相互作用。至关重要的是，CARM1 抑制减少了 PARP1 表达，导致受损 DNA 积累，进而触发细胞周期停滞和凋亡，从而抑制肿瘤生长。先前的报告指出，同源

伦理声明

本研究遵循 ARRIVE 指南进行。动物研究按照 NIH 实验室动物护理和使用指南进行，并获得了南方医科大学珠江医院动物研究伦理委员会的批准 (LAEC-2022-152)。关于本研究中使用的样本，所有患者和对照组均根据《赫尔辛基宣言》获得了知情同意。珠江医院机构审查委员会

资助

本工作由国家自然科学基金 [82270233, 82570194], 广东省基础与应用基础研究基金 [2024A1515011659] 资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有利益冲突。

Peiyun Liao|Yingqi Qiu|Meifang Li|Rong Hu|Hao Wang|Honghao Zhang|Suwan Wu|Zhao Liang|Yuhua Li