近年来，随着治疗方法改进，儿童急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）患者的5年生存率已提高至90%以上。然而，由于部分患者化疗耐药后复发，ALL仍然是导致儿童患者死亡的主要癌症类型之一。以基因组学为基础的多组学方法的引入，不断揭示了儿童ALL密切相关的转录因子和表观遗传调节基因突变。最近研究发现，CREBBP、FPGS、MSH2、NR3C1、NT5C2、PRPS1、TP53以及NSD2突变尤其与儿童ALL复发相关。其中，NSD2与儿童ALL早期复发显著相关，提示其突变可能参与ALL化疗药物耐药并导致疾病复发。
NSD2 （MMSET/WHSC1）属于核受体结合SET域蛋白 （nuclear receptor binding SET domain protein）家族中的一员（NSD1、NSD2和NSD3）。其编码的组蛋白甲基转移酶通过催化转移甲基基团到组蛋白H3末端第36位赖氨酸（H3K36），特异性催化H3K36二甲基化修饰，对维持染色质稳定和基因表达调控具有重要作用。既往对NSD2的研究主要集中在t（4;14）多发性骨髓瘤 (multiple myeloma，MM) ，所以又称为MMSET。NSD2在t（4;14）多发性骨髓瘤中高表达，引起H3K36me2增高同时降低H3K27m3，导致基因异常表达。与多发性骨髓瘤不同，NSD2 在急性淋巴细胞白血病、慢性淋巴细胞白血病和套细胞淋巴瘤中以基因突变为主，并非表达增高。其中以儿童急性淋巴细胞白血病中SET 结构域中的第 1009 位 的谷氨酸突变成赖氨酸（E1099K）最为常见。该突变同样引起细胞中整体的H3K36me2升高和H3K27me3降低，导致异常基因表达，促进白血病细胞增殖、黏附和迁移以及中枢神经系统侵犯。但是，NSD2基因突变如何造成ALL复发一直扑朔迷离。
近期，美国佛罗里达大学肿瘤研究中心血液肿瘤科的Jonathan Licht团队与澳大利亚儿童肿瘤研究所以及美国国立卫生研究院合作，以李建平博士为第一作者，在Cancer Discovery杂志发表了题为 PRC2 Inhibitors Overcome Glucocorticoid Resistance Driven by NSD2 Mutation in Pediatric Acute Lymphoblastic Leukemia”的研究成果。研究人员通过CRISPR/Cas9 编辑的ALL细胞系、NOD SCID以及白血病患者来源的移植瘤（PDX）等多种模型，应用大量药物筛选和表观遗传调控的多组学方法分析，揭示了NSD2基因突变的儿童急性淋巴细胞白血病患者糖皮质激素耐药的新机制，并以此为基础发现了逆转糖皮质激素耐药的新策略。
基于NSD2突变与ALL复发密切相关，研究人员首先对CRISPR/Cas9编辑的ALL细胞系进行了上万种药物筛选。尽管没有发现针对NSD2 突变的特异性靶向药物，但研究人员惊奇地发现NSD2突变的ALL细胞系特异性地对糖皮质激素耐药，并未对其他ALL化疗药物产生耐药。通过CRISPR/Cas9敲除p.E1099K突变位点并逆转为野生型NSD2后，ALL细胞系（RCH-ACV、SEM和RPMI-8402）开始对糖皮质激素（地塞米松）敏感；在野生型NSD2的ALL细胞系（CEM）中转入 p.E1099K突变位点，白血病细胞系对糖皮质激素耐药。PDX细胞以及CRISPR/Cas9编辑的ALL 细胞系在NOD SCID小鼠的体内移植实验进一步证实这一发现。
随后，研究人员通过表观遗传多组学方法试图阐明NSD2突变的ALL细胞糖皮质激素耐药的机制。与糖皮质激素敏感的NSD2野生型ALL细胞基因表达谱不同，NSD2突变型细胞对糖皮质激素治疗的染色质可及性、转录反应以及糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor，GR）结合靶基因DNA的能力显著受抑；其主要原因归结于NSD2突变阻止了编码糖皮质激素受体的NR3C1基因表达以及自我活化，无法对糖皮质激素治疗做出反应。研究人员通过染色质免疫共沉淀ChIP-Seq发现，虽然H3K27me3的整体水平在NSD2突变的ALL中降低，但却在编码糖皮质激素受体的NR3C1基因启动子区显著富集，从而抑制NR3C1基因的转录表达和自我活化。NSD2突变ALL细胞中低水平的糖皮质激素受体不足以对地塞米松治疗做出反应，亦无法进一步通过GR、CTCF和H3K27ac调节下游的靶基因（如BCL2L11，BMF，NFKBIA等）表达并诱导细胞凋亡，最终导致糖皮质激素治疗无效。在NSD2突变的ALL细胞中过表达糖皮质激素，则恢复其敏感性，并诱导细胞凋亡。
基于此发现，研究人员尝试应用不同的PRC2（polycomb repressive complex 2）抑制剂预处理NSD2突变的ALL细胞系，降低H3K27me3在NR3C1基因启动子区的富集，然后进行糖皮质激素治疗。体外实验以及PDX体内实验结果显示，这一策略明显逆转了NSD2突变ALL细胞（B-ALL和T-ALL）的糖皮质激素耐药性。以EZH2为主的PRC2抑制剂重新诱导NR3C1转录和活化，恢复了糖皮质激素受体水平；从而与糖皮质激素结合诱导下游促凋亡基因表达，达到治疗目的。
糖皮质激素作为ALL患者化疗方案中的关键药物之一，可通过多种途径诱导ALL细胞凋亡。糖皮质激素早期耐药与ALL的预后明显相关，采取有效的干预措施恢复其敏感性将会改善ALL患者复发和长期生存率。该项研究从ALL复发相关的NSD2基因突变入手，通过大量的药物筛选并结合大规模组学测序技术揭示了表观遗传调控导致糖皮质激素耐药的新机制，并以此为基础提出有效的靶向治疗，为ALL患者糖皮质激素耐药提供了新的思路和依据。
原文链接：
https://cancerdiscovery.aacrjournals.org/content/early/2021/08/20/2159-8290.CD-20-1771
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