BAF复合物成为儿童神经胶质瘤潜在新靶点 _健康小知识

撰文|孙丽责编|徐佳琳
弥漫性中线胶质瘤是一种致命的儿童中枢神经系统疾病，其诊断后的中位生存期仅有9~12个月。这类儿童肿瘤的主要遗传致病因素是编码组蛋白H3的基因突变，导致出现一组重复性氨基酸替换(H3K27M)；H3K27M癌组蛋白破坏正常染色质结构，导致表观遗传谱异常，使得细胞处于发育停滞状态，常规的治疗方法难以治愈。
包括H3K27M胶质瘤在内的儿童高级别胶质瘤，是典型的表观遗传学改变导致肿瘤发生的例子；其中， 70%以上的H3K27M胶质瘤在编码组蛋白3变体H3.1、H3.2和H3.3的基因中存在突变，产生癌组蛋白。
2022年12月，来自波士顿丹娜法伯癌症研究院的科学家MariellaG.Filbin和JunQi两大团队合作，在CancerDiscovery上发表了题为BAFComplexMaintainsGliomaStemCellsinPediatricH3K27MGlioma的文章。作者发现BRG1-BAF复合物作为增强子和转录因子景观的关键调节因子，可维持H3K27M胶质瘤处于一种少突胶质前体细胞（OPC）样状态，阻止胶质细胞分化；并建立了以BAF复合物为药理学靶点的儿童H3K27M胶质瘤的新治疗策略。

文章图片
表观遗传失调是引发H3K27M胶质瘤的核心因素，作者应用CRISPR/Cas9筛选表观调控因子，发现源于患者的H3K27M胶质瘤神经球模型在体外培养过程中依赖于哺乳动物BAF（SWI/SNF）染色质重塑复合物的核心成分BRG1(SMARCA4) 。

文章图片
在H3K27M胶质瘤神经球模型中，应用CRISPR/Cas9阴性筛选，筛选到215个胶质瘤增殖依赖的表观遗传因子；通过数据分析，发现有4个复合物起关键作用，这其中BAF在H3K27M胶质瘤中的作用未知。进一步通过单基因CRISPR/Cas9敲除验证了以上复合物中的14个基因在H3K27M胶质瘤神经球中的作用，发现SMARC4作为BAF复合物中的关键组成部分，在H3K27M胶质瘤发生中有重要依赖性。
在儿童H3K27M胶质瘤中， H3K27M突变会抑制神经胶质分化能力，将肿瘤细胞保持在分裂增殖的、OPC干细胞样状态；而这种状态正是由BAF复合物的核心部分BRG1(SMARCA4)所维持的。

文章图片
分析mRNA测序数据，发现不同H3K27M胶质瘤细胞亚群（OPC样，星形胶质细胞（AC）样，少突胶质细胞(OC)样，循环分裂状态）中， SMARCA4都会出现；但在OPC样肿瘤细胞亚群中的活性显著高于在AC样肿瘤细胞亚群中的活性。

文章图片
单细胞测序数据发现BT809神经球模型中富含BRG1；比照H3K27M胶质瘤病人的scRNA测序数据，发现OPC样肿瘤细胞的BRG1比AC样肿瘤细胞的更高。
为了研究BRG1-BAF在调控H3K27M胶质瘤处于OPC干细胞样状态的作用机制，作者通过单细胞测序，比较了SMARCA4基因缺失对H3K27M胶质瘤细胞的影响。结果表明，在BT809神经球细胞中，与阴性对照（AAVS1）相比，敲除SMARCA4基因，可降低OPC样标志基因的染色质可及性、增加成熟AC样肿瘤细胞标记基因的染色质可及性，说明了SMARCA4基因在保持H3K27M胶质瘤的OPC样状态中发挥重要作用；此外，敲除SMARCA4基因，可降低循环分裂状态的细胞比例，增加AC样细胞的比例。
为了检测SMARCA4缺失是否影响H3K27M胶质瘤在小鼠体内的致瘤性，作者将H3K27M胶质瘤细胞，移植入免疫低下小鼠体内，建立人源性组织原位异种移植（PDOX）模型。研究发现，敲除SMARCA4使得小鼠体内肿瘤体积变小（下图A）；移植SMARCA4敲除的肿瘤细胞的小鼠存活时间更久（下图B），免疫组化染色也发现这些小鼠体内的肿瘤细胞数量更少（下图C）。因此，认为敲除SMARCA4可降低H3K27M胶质瘤的致瘤性。