Leukemia：磷酸化组学揭示依鲁替尼或能有效治疗骨髓白血病

景杰生物/报道

粒细胞集落刺激因子(G-CSF)是一种重要的造血生长因子，能控制中性粒细胞的产生。G-CSFR的突变会导致多种血液障碍，包括严重的先天性嗜中性粒细胞减少症(SCN)、慢性嗜中性粒细胞白血病(CNL)和急性髓系白血病(AML)等。然而经过多年的研究，G-CSFR突变如何导致疾病发生的分子机制依然不清楚。

近日，发表在国际著名期刊Leukemia上的文章，通过定量磷酸化组学分析G-CSF正常受体和突变受体发生酪氨酸磷酸化(pTyr)的信号网络，以此来理解突变是如何诱发疾病产生的。研究表明BTK作为G-CSFR突变下游一个潜在的治疗靶点，突变导致布鲁顿酪氨酸激酶BTK持续激活，BTK抑制剂依鲁替尼(Ibrutinib)可用于治疗携G-CSFR突变的髓样白血病患者。

研究对象：G-CSFR突变致病分子机制

样本：突变体小鼠细胞

方法：SILAC定量磷酸化组学

期刊：Leukemia

影响因子：10.023

1研究思路

1、样本选择

本文使用小鼠原B细胞系BaF3细胞，逆转录病毒转染法构建G-CSFR突变体(包括G-CSFR近跨膜区突变G-CSFR-T618I、G-CSFR截短型突变G-CSFR-Q741x)，对照G-CSFR野生型，分别取G-CFR刺激后12.5min(发生磷酸化早期)和90min(发生磷酸化晚期)两个时间点，共6种细胞样本。

2、磷酸化组学分析揭示Btk异常激活

采用SALIC定量磷酸化组学技术，研究共鉴定到>250个酪氨酸磷酸化位点，运用生物信息学分析，揭示突变前后酪氨酸磷酸化变化导致的信号网络。其中：

Cluster 1是细胞因子介导的信号通路和JAK/STAT 信号通路，结果与已知的 G-CSF激活后的生物学反应相一致。

Cluster 2是内吞作用、跨膜受体蛋白酪氨酸激酶信号和细胞表面受体信号传导，这些发现表明，G-CSF诱导的酪氨酸磷酸化信号通路可能控制受体胞吞作用，受体内吞作用被破坏可能与跨膜区突变有关。

Cluster 3是细胞表面受体信号通路和蛋白酪氨酸激酶信号通路，截短型突变体中激酶Btk, Lyn,Mapk14, Mapk8, Jak2, and Bcr显著上调，表明这些激酶的异常激活诱发了疾病得产生。

图1 磷酸化组学分析揭示Btk异常激活

进一步地激酶富集分析发现突变体中BTK活性显著改变。令人惊喜的是，如今Btk已经能作为药物依鲁替尼的作用靶点，用来治疗B细胞淋巴瘤或淋巴细胞白血病。因此作者选取BTK进一步研究其能否作为突变型G-CSFR下游的潜在治疗靶点。

3、髓系模型验证BTK激活与突变的相关性

作者选取骨髓祖细胞系32D细胞建立G-CSFR野生型和突变体模型，检测BKT抑制剂依鲁替尼干预后细胞增殖情况。结果表明相比正常的细胞，突变体中BTK异常激活表达，在使用依鲁替尼干预后，BTK表达被抑制，从而抑制细胞的增殖。

这些发现表明，依鲁替尼可以靶向治疗临床中与G-CSFR突变相关的疾病。该结论在原发性人CD34+脐血细胞中得到验证：相比正常细胞而言，表达突变G-CSFR的祖细胞能够表现出对药物依鲁替尼敏感性的增强，这也就证实了，利用依鲁替尼就能够消除G-CSFR突变的细胞，或能作为一种有效的疗法治疗患者。

图2 髓系模型验证BTK激活与突变的相关性

2总结

与基因组与转录组学相比，蛋白表达差异能够更直接反映癌症等疾病发生的通路与分子机制，在揭示疾病分子机制、发现治疗靶点等方面具有得天独厚的优势。

本文阐明了蛋白质组学在揭示致癌通路中的力量，通过定量磷酸化组学分析G-CSFRs突变前后酪氨酸磷酸化的信号网络，揭示了包括BTK异常激活在内的磷酸化过程导致了疾病的发生。Btk作为G-CSFR突变下游一个潜在的治疗靶点，BTK抑制剂Ibrutinib可用于CSF3R-突变的骨髓白血病的临床治疗。

我们期待包括磷酸化组学在内的蛋白质修饰组学的运用，能为疾病机理的研究与药物的研发带来变革，让更多的机理被发现，更多靶点被发现，造福患者！

参考文献

P Dwivedi, et al. (2018) Time resolved quantitative phospho-tyrosine analysis reveals Bruton’s Tyrosine kinase mediated signaling downstream of the mutated granulocyte-colony stimulating factor receptors. Leukemia.

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