2022年5月，上海瑞金医院血液学研究所陈赛娟院士、陈竺院士、蒙国宇教授团队在国际血液学权威期刊Blood杂志上在线发表题名为“Functional, structural and molecular characterizations of leukemogenic driver MEF2D-HNRNPUL1 fusion”的研究论文。
上海血液学研究所陈赛娟院士、陈竺院士、蒙国宇教授为论文的共同通讯作者，张铭博士、张浩博士后、李智慧博士研究生、白玲硕士研究生为论文的共同第一作者。
背景介绍
急性B淋巴细胞白血病（B-ALL）是一种起源于B系淋巴前体细胞的恶性肿瘤性疾病。
B-ALL在儿童急性白血病中的发病率约为80%，占成人急性白血病的20%。
近年来，基于危险度分层指导的规范化治疗，儿童长期无病生存率可达80%左右，而成人不足40%。
以“临床需求，临床转化”为思路，多年来上海血液学研究所在B-ALL的发病机制研究领域取得了一系列进展。
基于平台背景和积累，上海血液学研究所在B-ALL领域从临床需求出发，不断提出独特的思考和理解，最终致力于临床转化和临床实际问题的解决。
2016年，研究团队对203例国内B-ALL病例进行了基因组的全景式分析，在国际上率先发现三组重现性的融合基因：MEF2D融合、ZNF384融合与DUX4-IGH融合，这三组融合基因各自具有独特的表达谱特征、免疫学表型并且分别对应高危、中危、低危三种预后（Liu et al, EbioMedicine, 2016）。
2018年，研究团队对1223例国内外B-ALL病例进行了转录组分析，根据转录组学特征首次将B-ALL分成了14个分子亚型并建立相关预后分层体系（Li et al, PNAS, 2018）。
这些发现对于B-ALL的分子诊断分型和精准治疗具有重要的临床指导意义。
此外，针对新发现的DUX4-IGH融合，课题组在国际上首次解析出了DUX4-DNA的复合物结构并揭示此类型B-ALL发病的节点事件（Dong et al, Leukemia, 2018），在原子水平揭示了DUX4-IGH识别结合靶基因的全新机制（Donget al, Leukemia,2019）；同时进一步阐明了DUX4-IGH融合基因的高表达是如何导致基因组的不稳定，进而引起致癌异常拼接产生下游异常转录本的分子机制（Zhang et al, Cancer Communications, 2021）。
MH融合是白血病发生的关键驱动因素
基于前期研究成果，研究团队进一步深挖其中预后最差的MEF2D融合基因的致病机制并对其靶向治疗方案进行了探索。
MEF2D融合患者中，儿童5年生存率为33.3%，成人仅为15.6%。
截止目前，国内外各研究组累计报道了9种MEF2D融合基因，其中MEF2D-HNRNPUL1（MH）和MEF2D-BCL9（MB）是最为常见的两种。
该研究首次构建了MH融合的条件性基因敲入小鼠模型，通过小鼠表型分析，证明了MH融合显著阻滞B细胞的分化发育，并且在一年的长期观察后MH小鼠也呈现前白血病状态。
此外，NRAS突变为MEF2D融合最常见的伴随突变。进一步的小鼠实验证实，MH融合可协同NRASG12D突变，加速急性B淋巴细胞白血病的发生。
研究团队在体内证明了MH融合不仅是B细胞发育的重要调控因子，也是白血病发生的关键驱动因素。
研究实现了从临床需求出发，通过理论研究实现临床转化的过程，为MEF2D融合相关B-ALL的临床诊疗提供了重要指导和宝贵实践。
MH-C端起到重要辅助作用
为了进一步探究这类白血病的发病机理，研究团队基于实验动物模型、结构生物学手段、分子生物学和生物信息学等多学科交叉进行了深入探讨和研究。
首先通过RNA-seq分析了MH小鼠骨髓及脾脏不同分化发育阶段B细胞的表达谱特征，MH融合的表达可以显著上调Hdac9、Hdac1等，激活MAPK通路，抑制B细胞分化相关基因表达，影响V(D)J重排进而阻滞B细胞分化成熟。
随后，对人脐带血来源的CD34细胞过表达野生型MEF2D及MH融合后进行ChIP-seq分析，在基因层面揭示了MH融合、MEF2D在基因组上的特异性结合元件（MEF2D-Responsive-Element，MRE）；同时也证实MH融合比野生型MEF2D具有更强的DNA结合能力，对下游靶基因如HDAC9等的结合能力增强。
通过同步辐射X-Ray晶体衍射，研究团队解析了MEF2D2-95-DNAMRE的复合物结构，首次从原子水平阐释了MH与DNA相互作用的结构学基础以及具体氨基酸位点，并创新性的提出了MEF2D的四聚化模型。
后续的分子细胞实验提示MH融合的寡聚构象可能在白血病的发病进程中扮演了重要角色。
因此，对四聚体结构的探索也是将来可应用于临床的一个潜在药物作用靶位点。
其次，研究团队在功能水平上验证了MH与DNA关键结合位点的突变，会显著抑制MH对下游靶基因的异常转录调控活性（如HDAC9、RAG-1等），解除对B细胞分化的阻滞，并最终破坏MH融合癌蛋白在白血病发生中的致癌效应。
最后，通过荧光素酶报告实验、质谱分析、酵母双杂交实验等进一步明确MH融合C端的HNRNPUL1部分参与了MH融合的转录调控、辅因子招募（HDAC9/P300）及MH融合癌蛋白的寡聚化等过程，首次证明了MH-C端部分在MH融合基因发挥致癌功能中起到了重要辅助作用。
研究意义
在实现临床需求转化和靶向治疗的研究方面，该研究首次在活体水平探索了HDAC抑制剂帕比司他对MH/NRASG12D B-ALL小鼠的靶向治疗方案。
实验表明帕比司他单药组可以在一定程度上抑制白血病细胞在小鼠外周血、骨髓、脾脏及肝脏中的增殖，但还不足以明显延长小鼠生存期。
但当帕比司他与化疗药物长春新碱加地塞米松三药联用时，可以显著抑制白血病细胞在小鼠体内的增殖并延长了小鼠生存期，同时疗效明显好于仅用化疗药物长春新碱加地塞米松组。
该研究提示今后在传统化疗的基础上联合应用HDAC抑制剂进行靶向治疗，将有望改善MEF2D融合B-ALL患者的治疗效果。
该研究是临床需求和转化的重要成果，充分将临床需求与实验理论结合，再从理论研究回归到解决临床问题。
不仅由表及里系统地揭示了MEF2D融合相关B-ALL的发病分子机制，而且为临床靶向治疗方案提供了理论基础和治疗靶点，对于此类白血病的临床分子诊断和精准治疗具有十分积极的指导意义。
https://doi.org/10.1182/blood.2022016241
参考文献：
1. Liu YF, Wang BY, Zhang WN, et al. Genomic Profiling of Adult and Pediatric B-cell Acute Lymphoblastic Leukemia. EBioMedicine. 2016;8:173-183.
2. Li JF, Dai YT, Lilljebjorn H, et al. Transcriptional landscape of B cell precursor acute lymphoblastic leukemia based on an international study of 1,223 cases. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(50):E11711-E11720.
3. Dong X, Zhang W, Wu H, et al. Structural basis of DUX4/IGH-driven transactivation. Leukemia. 2018;32(6):1466-1476.
4. Dong X, Zhang H, Cheng N, Li K, Meng G. DUX4(HD2)-DNA(ERG) structure reveals new insight into DUX4-Responsive-Element. Leukemia. 2019;33(2):550-553.
5. Zhang H, Cheng N, Li Z, et al. DNA crosslinking and recombination-activating genes 1/2 (RAG1/2) are required for oncogenic splicing in acute lymphoblastic leukemia. Cancer Commun (Lond). 2021;41(11):1116-1136.
6. Zhang M, Zhang H, Li Z, et al. Functional, structural and molecular characterizations of leukemogenic driver MEF2D-HNRNPUL1 fusion. Blood. 2022. DOI: 10.1182/blood.2022016241
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