Cell Rep | Polysome profiling应用：缺陷的核糖体组装具有抗急髓白血病效果

导读

急性髓性白血病（AML）是一种以异常髓系前体细胞增殖和骨髓衰竭为特征的血液肿瘤。目前标准治疗以阿糖胞苷和蒽环类药物为主，但无法根除导致复发的白血病干细胞（LSCs），因此急需针对LSCs的创新治疗策略。

操控蛋白质合成正成为AML的潜在治疗途径。蛋白质合成抑制剂高三尖杉酯碱在中国用于AML治疗多年，且获美国FDA批准用于慢性粒细胞白血病。此外，RNA聚合酶I抑制剂CX-5461在AML小鼠模型中表现优于传统化疗，正处于I期临床试验中。靶向FLT3等信号通路的策略也间接抑制了核糖体生成。

尽管蛋白质合成机制作为AML治疗靶点前景可观，但其细胞和分子机制尚未完全明了，特别是核糖体功能障碍在AML中的作用缺乏充分验证。

2024年10月26日，瑞典哥德堡大学Pekka Jaako团队在Cell Reports上发表了一篇题为“Defective ribosome assembly impairs leukemia progression in a murine model of acute myeloid leukemia”的论文，使用一种可诱导、分级且稳定调控核糖体亚基结合的小鼠模型，证明了缺陷性核糖体组装可抑制AML小鼠模型中的白血病进展。

文章索引

【IF】9.995

研究结果

一. 未成熟的AML细胞表现出比成熟细胞更高的核糖体生成率

在AML中，未成熟白血病细胞的核糖体生成率较高，特别是在MLL重排和FLT3突变的病例中。

在MLL-AF9 AML小鼠模型中，c-Kit+细胞表现出更强的增殖能力和更高的蛋白合成率，远超c-Kit−细胞和正常髓系细胞。

二. 缺陷性核糖体组装可延长白血病移植小鼠的生存期

作者使用eIF6转基因小鼠模型评估高蛋白质合成率对白血病细胞功能的影响。

Dox诱导的eIF6过表达导致白血病细胞中EIF6 mRNA水平增加7.1倍，利用Polysome profiling多聚核糖体分析可以看到显著提高的自由核糖体亚基和轻多聚体的比例。

在移植实验中，Dox处理的小鼠外周血白细胞计数和GFP+白血病细胞比例显著降低，且中位生存期从15.5天延长至24天，而Dox处理未显著影响白血病细胞总数，但显著减少了BM中GFP+白血病细胞的c-Kit+细胞比例。

三. 严重的核糖体组装缺陷可以消灭大多数白血病细胞

eIF6过表达显著延长了MLL-AF9 AML小鼠的中位生存期至31.5天，GFP+白血病细胞频率下降83%，c-Kit+和GMP样细胞分别减少62%和89%。

尽管c-Kit+细胞频率下降，白血病干细胞（LSCs）的频率未改变，eIF6过表达在AML模型中也降低了白血病细胞频率并延长了生存期。

正常造血方面，eIF6过表达导致大红细胞性贫血及白细胞、血小板计数下降，但HSC未完全耗竭，显示出潜在的治疗窗口。

四. 缺陷的核糖体组装会引发白血病干细胞（LSCs）的全局转录适应

尽管eIF6过表达显著减少白血病细胞，部分GFP+细胞仍能在二级宿主中传播，显示其适应核糖体组装缺陷。

单细胞测序表明，eIF6高表达细胞群体与对照组无重叠，且具有更高的LSC评分。LSC-I和LSC-II代表不同的LSC转录状态，LSC-I比例降低，可能更易受到影响。

五. 适应核糖体组装缺陷与增加的核糖体生物合成相关

研究显示，对照组和高eIF6细胞的转录反应相似，均上调核糖体生物合成和翻译相关基因，共识别出118个差异表达基因，其中18%编码核糖体蛋白。尽管核糖体含量增加，c-Kit+白血病细胞的蛋白质合成速率仍显著降低。

此外，相关核糖体组装因子的丰度增加，提示eIF6过表达干扰了前60S核糖体亚单位的成熟，导致其积累。

六. 缺陷核糖体组装导致转录因子失调

eIF6过表达导致白血病干细胞（LSCs）中Irf8、Cebpb、Cebpd和Cebpe转录因子显著下调，可能通过抑制分化来维持LSC池，外源性表达这些转录因子会使细胞增殖能力下降并诱导终末分化。

另外，eIF6过表达使LSCs中分裂细胞比例从48%上升至71%，表明LSC细胞分裂速率增加。

七. 有缺陷的核糖体组装在p53缺失的急性髓性白血病中表现出抗白血病效果

eIF6过表达导致c-Kit+白血病细胞中p53和p19ARF蛋白增加，但p53转录特征无显著变化，说明p53增加源于LSC-II细胞富集。

p53缺失的AML亚克隆在eIF6过表达下仍可诱导凋亡，但Mdm2抑制剂和阿克托霉素D仅在p53阳性细胞中有效。p53缺失对eIF6的抗白血病效果影响不大，GFP+和c-Kit+白血病细胞均减少。

总结

本研究揭示了核糖体组装在急性髓性白血病（AML）中的重要性。未成熟白血病细胞具有较高的核糖体生物合成速率。缺陷的核糖体组装延长了AML小鼠的生存期，并导致转录因子失调，缺陷的核糖体组装在p53缺失的AML中表现出抗白血病效果。

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