中脑星形胶质细胞衍生的神经营养因子的缺乏会加重小鼠的急性胰腺炎

《The American Journal of Pathology》：Deficiency of Mesencephalic Astrocyte-derived Neurotrophic Factor Aggravates Acute Pancreatitis in Mice

造血干细胞衰老相关转录因子鉴定及RORA功能研究。通过HasCATs模型分析发现RORA是抵抗HSC衰老的关键转录因子，其缺失导致HSC表型衰老及再生能力下降，并抑制白血病干细胞增殖，为慢性髓系白血病治疗提供新靶点。

　　

宁莉|冯云宇|王楠|何伟|李洪健|崔雪|王博川|秦润宽|邱焕迪|邱强|李铮|孙圆圆|何琳叶|潘聪|苏安平|李志辉|胡一国

中国四川大学生物治疗国家重点实验室，成都

摘要

造血干细胞（HSC）的衰老会导致血液系统功能障碍和疾病，但其中涉及的调控因子尚未完全阐明。在这项研究中，我们开发了HasCATs模型来识别能够抵抗HSC衰老的转录因子（TFs）。该研究发现RORA是一个关键的抗衰老相关转录因子。在HSC中敲除RORA会导致衰老表型，并损害其重建能力。此外，RORA缺乏会抑制白血病干细胞（LSC）的增殖并预防慢性髓性白血病（CML）。这些发现表明RORA在维持HSC功能中起着关键作用，并为其在血液系统疾病中的治疗潜力提供了见解。

引言

造血干细胞（HSC）对于终生产生血细胞、维持组织稳态和免疫功能至关重要，这得益于它们的自我更新和分化能力¹。然而，HSC功能的下降会增加患各种血液系统疾病的风险。识别控制HSC功能的关键调控因子对于理解血液系统疾病和开发潜在的治疗策略至关重要。由于HSC衰老表现为多种表型和功能变化，如增殖能力下降、DNA修复能力受损以及应激反应改变，因此聚焦于衰老过程是识别HSC关键调控因子的有效方法²。

转录因子（TFs）是一类能够结合特定DNA序列并通过控制DNA转录为信使RNA来调节基因表达的蛋白质。在基因调控网络（GRNs）中，TFs表现出无标度特性，其中一小部分高度连接的TFs作为枢纽，对下游基因表达产生不成比例的影响，从而显著影响与疾病相关的基因位点^3,4。这种层次结构在造血过程中尤为明显，TFs在其中占据重要位置，整合上游信号并协调对HSC维持和分化至关重要的转录程序[5]，[6]，[7]。例如，Myc的半剂量不足会破坏HSC的自我更新和分化能力，减少细胞数量同时增加巨核细胞的比例^8,9。同样，PU.1调控谱系定向和髓系偏向，其随年龄的增长而下降会促进髓系细胞生成，抑制淋巴系细胞生成，并与髓系白血病相关，这与衰老表型一致[10]，[11]，[12]，[13]，[14]，[15]，[16]。这些例子突显了TFs在塑造HSC功能中的重要作用，强调了研究HSC中TFs的重要性。

在这项研究中，我们开发了HSC衰老相关转录因子目录系统（HasCATs），以系统地识别与HSC衰老相关的TFs，并重点研究了RORA这一有前景的候选因子。RORA属于核受体超家族，已知能调节细胞代谢、炎症和昼夜节律等过程，但其在HSC衰老中的作用尚未得到充分研究¹⁷，[18]，[19]，[20]，[21]，[22]，[23]，[24]，[25]，[26]，[27]，[28]，[29]。研究表明，RORA、ERG和HOXA9在体外共同表达时可以同时维持HSC的自我更新和分化，表明RORA在调节和维持HSC正常功能中起着重要作用³⁰。我们之前的研究已经证明Rora可以抑制B系细胞的增殖并减轻BCR/ABL1诱导的B-ALL发病机制，这表明其在血液系统恶性肿瘤中的广泛调控作用³¹。本研究阐明了Rora在血液系统中的生理作用，并讨论了其在治疗CML中的潜在应用。

研究片段

小鼠

所有动物实验均按照四川大学生物治疗国家重点实验室动物护理和使用委员会批准的方案进行（伦理批准编号：2021967A）。实验使用了8-12周大的雄性和雌性小鼠，对照组使用年龄和性别匹配的同胞小鼠。所有实验小鼠均为从Jackson Laboratory（美国缅因州巴港）购买的C57BL/6J（CD45.2）小鼠，并在实验室中饲养

通过计算机模拟确定RORA为HSC中的关键转录因子

为了识别参与HSC衰老过程的关键转录因子，我们利用已发表的人类健康年轻和老年HSC的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据开发了HasCATs模型（图1A，材料与方法部分）。HasCATs通过使用加权网络模型和三值逻辑（3VL）来分析TF-靶基因相互作用，从而量化TFs在衰老过程中的作用。本研究共分析了934个TFs的数据（补充表S2）。经过HasCATs分析后，确定了82个关键TFs

讨论

本研究将RORA确定为HSC功能和衰老的关键调控因子，并证明Rora的缺失与HSPCs的衰老表型（包括极性丧失和DNA损伤积累）存在因果关系（图3和5）。敲除Rora后，LT-HSCs、ST-HSCs和MPPs以及前体细胞（包括CMP、MEP和GMP）均出现缺陷（图2）。这表明针对Rora可能成为治疗CML的干预策略

研究的局限性

ChIP-on-chip分析显示RORA通过与基因组中数千个基因的启动子区域结合来调控这些基因的表达[58]，[59]，[60]，结合本研究的结果，表明RORA在HSC表型中具有机制性作用。鉴于Rora的昼夜节律相关功能，其对HSC昼夜节律的影响值得进一步研究[61]，[62]，[63]，[64]，[65]。未来的研究应进一步探讨RORA调控HSC和LSC生物学的精确分子机制

作者贡献：

概念构思：Y.H.

方法学：N.L.，Y.F.

实验研究：N.L.，Y.F.，N.W.，W.H.，X.C.，B.W.，R.Q.，H.Q.，Q.Q.，L.Z.，Y.S.，L.H.

数据分析：Y.H.，H.L.，C.P.，A.S.，Z.L.

初稿撰写：N.L.，Y.F.

审稿与编辑：Y.H.，Y.F.，N.L.，H.L.，C.P.，A.S.，Z.L.

校对：Y.H.

监督：C.P.，A.S.，Z.L.

Y.H.是本研究的负责人，因此可以访问所有研究数据，并对数据的完整性和准确性负责

致谢

本研究感谢生物治疗国家重点实验室及生物治疗协同创新中心的支持；同时感谢生物治疗国家重点实验室的核心设施和动物设施以及西华医院的工作人员。