创新背景

基因组异常是白血病发生的根源。近年来基因组测序技术的迅猛发展，大量位于蛋白编码区的驱动突变和染色体易位得以鉴定，为白血病的诊断和治疗提供了有力的理论支持。然而，编码蛋白的基因序列仅占人类全基因组的2%，其余98%为非编码区。目前对于非编码区的突变如何影响白血病的发生和进展仍知之甚少。如何鉴定出关键的非编码区驱动突变是一个很大的挑战。

创新过程

上海血液学研究所王侃侃研究员团队在 Blood 期刊在线发表了题为：Recurrent non-coding somatic and germline WT1 variants converge to disrupt MYB binding in acute promyelocytic leukemia 的研究论文。

该研究通过整合全基因组测序与功能性调控元件分析，发现 WT1 非编码调控区体细胞突变和胚系变异通过破坏MYB染色质结合促进急性早幼粒细胞白血病发生。

聚焦于急性早幼粒细胞白血病（acute promyelocytic leukemia，APL）发病相关的潜在功能性非编码区突变，王侃侃团队通过整合24例 APL 患者的配对全基因组测序和16例 APL 患者的表观遗传组测序，构建了 APL 相关顺式调控元件（cis-regulatory elements，CREs）的突变图谱。通过核心转录因子鉴定、转录因子结合区域富集分析以及转录因子结合基序的突变富集分析等，揭示了 CREs 上的体细胞突变倾向于发生在APL所必需的核心转录因子所结合的染色质区域，尤其显著富集在 MYB, PU.1, IRF1 这三个“先锋因子（pioneer factor）”的结合区域。进一步，研究者根据突变重现性、对靶基因转录影响以及表型相关性进行功能筛选，最终获得了38个具有潜在功能性的非编码调控区突变位点。

以 WT1 第三内含子区的重现性突变为例，该研究进一步在169例 APL 患者中进行了扩大样本检测，发现13例患者含有该区域的变异，其中5例为体细胞突变（集中于chr11:32421395-32421397区域），7例为胚系变异（chr11:32421397 G>A为SNP位点——rs191528827），1例患者同时存在这两种异常。值得注意的是，该SNP位点在非肿瘤中国人群中的频率为0.82%，而在APL患者中的频率为4.73%，提示 chr11:32421397 G>A 是一个新发现的APL风险变异位点，这也是首个在 APL 中报道的非编码调控区域的风险变异位点。

为了探究 WT1 非编码区体细胞突变和/或胚系变异对于 WT1 基因表达的影响，研究团队通过一系列实验观察到，相比于野生型对照组，携带 WT1 非编码区变异的 APL 患者，其第三内含子增强子区的组蛋白 H3K27ac 信号减弱，WT1 表达量显著降低。与此同时，研究者还在多例携带 WT1 非编码区变异的 APL 患者中观察到 WT1 双等位基因失活导致的 WT1 完全丢失现象，这一发现进一步支持了 WT1 在 APL 中作为肿瘤抑制因子发挥作用。

为了进一步揭示该非编码区变异抑制 WT1 表达的机制，研究者通过荧光素酶报告基因实验、DNA pulldown、ChIP-seq、CRISPR/Cas9 介导的基因编辑和染色质构象捕获等实验，发现 WT1 非编码区的突变和变异通过破坏 WT1 增强子区 MYB 的结合序列，干扰 MYB 与染色质的结合，从而破坏 WT1 增强子与启动子的空间相互作用，最终导致 WT1 表达下降。

值得一提的是，王侃侃团队聚焦于 APL 中关键致病蛋白 PML/RARα 结合图谱诠释急性早幼粒细胞白血病发生新机制，在2021年3月的 Blood 期刊发表了题为：A PML/RARα direct target atlas redefines transcriptional deregulation in acute promyelocytic leukemia 的研究论文（第一作者为谭云博士、王晓玲博士、宋欢博士研究生）。该研究填补了以往研究中对 PML/RARα 融合蛋白转录激活功能的认识不足，重新定义了其在 APL 发病中的双重调控功能；首次报道 ML/RARα 参与超级增强子调控，并发现全反式维甲酸/三氧化二砷协同作用超级增强子所调控基因，从而解释了协同靶向机制；揭示融合转录因子调控超级增强子在白血病发生中的重要性。本次报道的研究是此研究的延续和深入。

创新价值

这项研究为 APL 中首个聚焦于功能性非编码突变的系统性研究工作，通过构建 APL 顺式调控区的突变图谱，鉴定出38个具有潜在功能的非编码区突变位点，并以 WT1 为例首次报道了非编码区突变对于 WT1 表达的影响以及具体的作用机制，同时揭示了一个新的 APL 风险变异位点。该研究强调了非编码区突变在 APL 发病中的重要性，为白血病及其他疾病非编码区功能性突变的筛选鉴定以及功能验证提供了全新的研究思路和策略。