HOXA9是一個致癌蛋白，在白血病的轉化和維持過程中起著關鍵作用，其異常表達是大多數侵襲性急性白血病的標誌。儘管抑制HOXA9的上游調控因子已被證明是一種重要的治療干預手段，但在白血病中控制HOXA9表達的綜合調控網路尚未得到系統的研究。
2024年1月12日，蘇州大學徐鵬和聖裘德兒童研究醫院李春亮共同通訊在Genome Biology線上發表題為“Association between frailty and depression: A bidirectional Mendelian randomization study RNA-binding protein RBM5 plays an essential role in acute myeloid leukemia by activating the oncogenic protein HOXA9”的研究論文，該研究在HOXA9驅動的報告型急性白血病細胞中進行了全基因組CRISPR/Cas9篩選。該研究確定了一個鮮為人知的RNA結合蛋白，RBM5，作為維持白血病細胞適應性所需的最重要候選基因。與健康個體相比，RBM5在急性髓性白血病（AML）患者中高度過表達。
透過CRISPR基因敲除和shRNA敲低引起的RBM5缺失顯著影響體外和體內的白血病維持。透過領域CRISPR篩選，作者揭示了RBM5透過非經典的轉錄調控電路而不是RNA剪接發揮功能，這種效應取決於DNA結合結構域。透過綜合分析和功能性實驗，該研究確定了HOXA9作為RBM5的下游靶點。在RBM5缺失的情況下，HOXA9的異位表達可以挽救白血病細胞增殖的受損。重要的是，透過輔助誘導降解系統對RBM5進行急性蛋白降解可以立即減少HOXA9的轉錄。
急性髓性白血病（AML）是一種惡性血液病，對兒童和成年人都預示著不良的預後。在大多數人類AML患者中觀察到HOXA9的過表達，並與患者不良預後呈正相關。表達HOXA9的白血病亞型包括但不限於攜帶KMT2A基因重排（KMT2A-r）、NPM1c突變、NUP98轉座和EZH2突變。積累的遺傳證據還表明，HOXA9的失調足以並且是白血病轉化的必要條件，而HOXA9及其下游途徑的功能喪失因此會損害白血病的維持。
儘管HOXA9並非理想的直接治療靶點，但發現HOXA9的新調控因子可能闡明瞭HOXA9調控機制，從而有望識別HOXA9驅動的白血病中的新治療靶點。一些研究表明，透過破壞上游調控因子，如以DOT1L或MENIN為代表的抑制劑，可以實現對HOXA9的治療抑制。作者先前透過在KMT2A-r OCIAML2和SEM白血病細胞系中插入mCherry報告基因卡司特，建立了一種先進的細胞工具，使其能夠進行無偏見的全基因組篩選以揭示HOXA9的調控因子。為此，透過利用這些有價值的報告基因株系和針對約1600個人類轉錄因子的有針對性CRISPR文庫，作者最近鑑定了一個新的HOXA9正調控因子，USF2，以及其他已知的調控因子，包括KAT7、ZFP64和DOT1L。然而，儘管HOXA9在白血病中的功能顯著，其功能調控因子在全基因組範圍內尚未得到系統的表徵。
模式機理圖（圖片源自Genome Biology）
RNA結合蛋白（RBPs）透過結合mRNA和非編碼RNA來控制RNA穩定性、RNA亞細胞定位、翻譯效率和代謝，從而控制編碼蛋白的表達和穩定性。多條證據線表明一些RBPs對AML的存活和分化至關重要。例如，碳酸酐酶抑制劑indisulam誘導RBM39和E3泛素複合物之間的三元蛋白複合物，導致RBM39的快速蛋白酶體降解，異常RNA剪接和AML細胞死亡。除了這些進展，大多數RBPs在AML中的功能作用和其治療創新仍然大部分未被探索。
為此，作者成功進行了基於HOXA9報告基因的全基因組CRISPR/Cas9篩選，並發現候選基因在RNA結合和RNA剪接調控中顯著富集。一個鮮為人知的RBP蛋白，RBM5，位列其中的前列。先前，RBM5被報道為肺癌的腫瘤抑制基因。相反，另一研究驗證了RBM5對實體腫瘤細胞增殖的必要性。此外，先前的文獻主要揭示了RBM5基因座反向轉錄的非編碼RNA，RBM5-AS1，在促進腫瘤發生中的作用。到目前為止，編碼蛋白RBM5在血癌中的功能仍然未知。
該研究在人類AML細胞系和原代AML細胞中進行了精密的功能驗證和救援實驗。作者確認了透過CRISPR基因敲除和shRNA敲低引起的RBM5缺失在體外和體內顯著損害AML的存活。RBM5 cDNA的異位表達最終挽救了RBM5缺失時的細胞表型。此外，領域缺失CRISPR篩選揭示了DNA結合結構域C2H2對基因功能的要求。綜合分析進一步表明HOXA9/FLT3軸承諾是RBM5的主導下游靶點，如在白血病細胞中的功能救援實驗和轉錄調控中所示。值得注意的是，RBM5蛋白的降解急劇減少了HOXA9的轉錄。總的來說，該研究報告了一種新的RNA結合蛋白，RBM5，透過一種複雜的調控機制，透過非經典的轉錄調控對AML的存活至關重要。這些資料支援RBM5作為未來研究中AML的有前途的治療靶點。
蘇州大學的徐鵬教授和美國聖裘德兒童研究醫院的Chunliang Li (李春亮)教授為本文的共同通訊作者。蘇州大學的博士研究生張夢利為本文的第一作者。徐鵬教授和Chunliang Li教授團隊成員也參與共同研究。此外，其他合作單位包括深圳兒童醫院和蘇州大學附屬第一醫院。
https://doi.org/10.1186/s13059-023-03149-8
