研究背景:急性早幼粒细胞白血病（APL）在临床和生物学上是急性髓系白血病（AML）中的一种特殊类型。98%的APL患者存在15号和17号染色体易位形成的PML-RARα（PR）融合基因,以早幼粒细胞阶段分化阻滞和髓系干/祖细胞自我更新的表型为特征。全反式维甲酸（ATRA）和亚砷酸（ATO）的联合应用使绝大多数APL患者治愈,但仍有少数患者对联合治疗耐药或出现缓解后的复发。除了 PML-RARα中PML和RARα的点突变作为常见原发及获得性耐药的原因以外,患者携带PML-RARα以外的不典型RARα融合基因也可能出现对ATRA和ATO的标准治疗方案不敏感。融合基因TBLR1-RARα（TR）是我们实验室在2014年发现的新型APL融合基因（Blood,2014）。在前期工作中,我们发现较之于野生型RARα,TR可以募集更多转录抑制复合物,从而对RARα靶基因产生抑制作用。在ATRA的作用下,TR融合蛋白能够被ATRA降解,且呈现剂量依赖性,并诱导细胞分化。随后我们成功构建了 TBLR1-RARα可移植小鼠模型,验证了 TR融合基因在造血干/祖细胞层面的分化阻滞和自我更新表型,通过连续传代证实了TR融合基因具有独立的致白血病能力。研究目的:虽然在体外实验中观察到ATRA可以诱导TR白血病细胞分化,但在小鼠模型体内实验中2.5mg/kg的单药ATRA或联合ATO均不能延长TR小鼠的生存。与此类似,临床上携带TR融合基因的APL患者亦无法在ATRA和ATO的经典治疗方案下获得完全缓解。因此,研究TR白血病的药物表型,挖掘TR白血病独特的分子通路并寻找潜在的治疗靶点具有重要性和必要性。在本研究中,我们旨在回答以下两个关键问题:（1）TR白血病为何对ATRA和ATO的经典治疗方案“无效”?（2）靶向其他分子通路的药物联合ATRA治疗能否改善TR白血病的预后?通过和经典的PR白血病进行多层次对比,可以更全面地理解TR白血病的“耐药”表型;探索TR白血病独特的分子通路,目的在于寻找潜在的药物靶点,弥补TR白血病“耐药”情形下治疗领域的空缺。研究罕见RARα融合基因的分子通路机制,有助于改善TR-APL患者的临床预后,同时为此类携带罕见RARα融合基因的APL患者提供更多的治疗选择,推动APL成为真正意义上可被“治愈”的白血病。研究方法:我们构建了可诱导表达TR和PR两种融合蛋白的白血病细胞系模型,以更有效地挖掘TR融合基因直接调控的分子通路。可诱导表达系统的优势在于:（1）可逆性、灵活性、可重复性好;（2）高转染效率和高度特异性,几乎不激活靶点以外的基因;（3）背景异质性极低,可在早期瞬时表达目的基因并体现目的基因表达后的直接结果。我们对诱导表达24h和48h的TR和PR白血病细胞进行转录组测序（RNA-seq）和染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）,基于生信分析数据探索TR白血病中可能发挥关键作用的分子通路。通过体外功能表型实验多角度验证对比TR和PR白血病的药物表型,最后利用TR小鼠模型在体内验证靶向分子通路药物对预后的影响。研究结果:转录组测序富集分析显示干扰素（IFN）通路在TR白血病中显著下调,而此现象则未见于PR白血病。同时ChIP-seq结果显示TR的表达诱导了干扰素调节因子（IRF）家族转录因子的显著富集,提示IFN通路在TR白血病中可能发挥关键作用。因此,我们使用TypeⅠ IFNs和IFNγ治疗TR和PR白血病细胞,并对比标准方案中ATRA和ATO的疗效。研究结果如下:（1）融合蛋白的降解层面:ATRA对TR和PR融合蛋白均有降解作用,但ATO只能降解PR融合蛋白,而不能降解TR融合蛋白。ATRA剂量的增加可进一步促进TR融合蛋白的降解。Type Ⅰ IFNs和IFNγ可上调PML和PR融合蛋白,但不会上调TBLR1和TR融合蛋白。IFN增加PR融合蛋白的表达提示在PR白血病中使用IFN治疗需谨慎,因为融合蛋白的增加可能加重白血病的进展。而在TR中IFN则不会引起融合蛋白表达水平的增加,提示在TR白血病中使用IFN治疗相对安全。此外,IFN在TR中还可通过上调野生型PML发挥抑癌作用。（2）白血病表型层面:TypeⅠ IFNs和IFNγ单药均不能诱导白血病细胞分化,但在TR白血病中IFN协同100nM ATRA可促进分化且达到和1μM ATRA相近的终末分化水平。ATO可促进PR白血病细胞的凋亡,但不能引起TR白血病细胞的凋亡。相反,TypeⅠ IFNs和IFNγ单药即可促进TR白血病细胞的凋亡。较高剂量的ATRA和TypeⅠ IFNs均可降低TR小鼠白血病细胞的集落形成能力和自我更新能力,但IFNγ和ATO似乎会在较早或较晚阶段增加集落的数量或大小。（3）小鼠生存体内实验:15mg/kg和25mg/kg的ATRA可以显著延长小鼠生存。ATRA联合IFNγ组较之于DMSO组无生存优势,和体外集落形成实验结果一致,推测IFNγ可能增加了 TR白血病细胞的自我更新能力。Type Ⅰ IFNs联合ATRA虽能延长TR小鼠的生存,但较之于单药ATRA并没有彰显明显优势。一方面可能和干扰素未达到发挥疗效的足够血药浓度有关;另一方面,TR白血病的发生发展可能并不完全依赖I型IFN通路的激活水平。研究结论:1)第一,ATO在TR白血病中是“无效”的。ATO不能促进TR融合蛋白的降解、细胞凋亡和自我更新的丢失。ATO的耐药可能和TR中不存在PML NB的破坏,因此ATO无法通过促进PML NB恢复的途径来激活p53和降低自我更新有关。2)第二,ATRA在TR白血病中是“不够”的。虽然低剂量ATRA就足以促进细胞分化,但提高ATRA的剂量可促进融合蛋白的降解,并减少TR白血病细胞的集落形成能力,最终带来生存获益。在TR白血病中,高剂量ATRA降低自我更新的潜能显然不依赖于PR中的PML NBs重组,其中原因需更多探索。3)第三,I型干扰素在TR白血病中是“有希望”的。一方面,IFN治疗不会上调融合蛋白表达因而加重白血病的进展。另一方面,IFN治疗诱导了细胞的凋亡、协同ATRA促进分化并表现了自我更新降低的潜能,体现了抗白血病的疗效。这可能和IFN上调了抑癌基因PML的表达有关。研究背景:干扰素调节因子（IRFs）是一类参与调控天然免疫和适应性免疫反应的转录因子。IRFs转录因子家族包括IRF1～IRF9共9个成员,其N端为具有高度同源性的DNA识别结构域（DBD）,主要识别并结合启动子序列中含有干扰素刺激反应元件（ISRE）的靶基因,C端包含不同类型的IRF相关结构域（IAD）,主要介导特异性IRF与其他家族成员的蛋白发生相互作用。较之于IRFs家族其他成员,IRF9由于相关研究较少曾被称作“被遗忘的干扰素调节因子”。I型IFN通路中IRF9主要通过和STAT1和STAT2构成ISGF3复合体进而激活下游的干扰素刺激基因（ISGs）发挥作用。IRFs依赖的通路异常（激活或抑制）与肿瘤和炎症相关,提示IRFs这类蛋白可作为潜在的治疗靶点。其中一些IRFs参与调控白细胞的发育,因此和白血病的发生发展也密切关联。此外,在携带RARa融合基因的急性早幼粒细胞白血病（APL）中,干扰素（IFN）通路和维甲酸（RA）通路存在多种交互对话。部分IRFs的启动子调控区同时有干扰素反应元件和维甲酸反应元件的存在,可同时作为IFN靶基因和RARα靶基因发挥作用。IRF9是否直接参与RA通路的转录调控目前暂无相关研究。研究目的:研究IRF9在APL中的作用及其与RARα的调控关系,探索APL中潜在的治疗靶点。研究方法:构建可诱导表达IRF9的急性早幼粒细胞白血病NB4细胞系模型,在体外验证IRF9过表达后的白血病细胞表型,通过生物信息学方法预测IRF9基因启动子序列可能有RARα转录因子的结合并扩增了相应启动子片段并进行了双荧光素酶报告基因实验。研究结果:IRF9在急性早幼粒细胞白血病中下调。基于我们此前构建的TBLR1-RARα和PML-RARα可诱导表达模型的转录组测序结果,我们在IFN通路中发现IRF9可同时被TR和PR两种RARα融合基因诱导下调,且这种下调可被ATRA挽救。IRF9的诱导表达可促进NB4细胞分化且与较低剂量ATRA（10nM和100nM）有协同促分化作用,并降低NB4细胞的集落形成能力。双荧光素酶报告基因实验未发现IRF9被RARα或RARα融合基因直接调控的证据,不排除存在远端调控或间接调控的可能。