多组学研究揭示MSI2作为MYCN扩增型神经母细胞瘤中由超级增强子驱动的易感因素

《Journal of Translational Medicine》：Multi?omics identification of MSI2 as a super-enhancer?driven vulnerability in MYCN?amplified neuroblastoma

　　

摘要

背景

神经母细胞瘤（NB）是儿童中最常见的颅外实体瘤，其特点是临床异质性显著且预后较差。MYCN的扩增通过表观遗传重编程驱动NB的肿瘤发生，并常伴随17号染色体长臂（17q）的拷贝数增加。增强子景观的表观遗传失调——尤其是被称为超级增强子（SEs）的大型调控元件，这些元件富含H3K27ac并结合了谱系特异性的主转录因子（TFs）——形成了不同的NB细胞身份和状态。这些SE域标记了作为细胞增殖和凋亡关键调节因子的癌基因。因此，由SE驱动的基因代表了肿瘤的脆弱性，为选择性治疗提供了机会。

方法

通过整合22个NB细胞系的ATAC-seq数据，从染色质可及性的角度表征了MYCN扩增NB的肿瘤内异质性。随后，基于38个NB细胞系的H3K27ac ChIP-seq数据，使用ROSE算法识别了由SE驱动的癌基因。通过全基因组CRISPR/Cas9功能丧失筛选，研究了MYCN扩增与17q SE驱动基因MSI2之间的协同机制。在单细胞分辨率下，我们对异质性肿瘤亚群的特征及其免疫微环境特征进行了全面分析。该分析使用了多种生物信息学工作流程，包括AUCell评分、SCENIC分析、拷贝数推断、细胞分化状态评估、邻域丰度测试和可分离性测试。最后，使用NB细胞系（MYCN扩增和非扩增）进行了功能验证，以评估基因扰动。

结果

在MYCN扩增的NB中观察到了明显的表观遗传异质性。MSI2是一个由SE驱动的癌基因，在MYCN扩增的NB中高表达。MSI2和MYCN共表达，可能相互依赖，并且都与细胞周期相关通路相关。在单细胞水平上，我们识别并重新定义了一种NB-MSI2+MYCN+亚型，其特征是恶性转录特征、免疫抑制微环境和患者预后较差。在此基础上，联合靶向MSI2和MYCN显著降低了MYCN扩增NB细胞的增殖和迁移能力。

结论

NB-MSI2+MYCN+亚型定义了一种临床侵袭性强、治疗难治的状态，其特征是高增殖、代谢重编程和免疫抑制。对于MYCN扩增的NB患者，MSI2既是预后生物标志物，也是潜在的治疗靶点。

背景

神经母细胞瘤（NB）是儿童中最常见的颅外实体瘤，其特点是临床异质性显著且预后较差。MYCN的扩增通过表观遗传重编程驱动NB的肿瘤发生，并常伴随17号染色体长臂（17q）的拷贝数增加。增强子景观的表观遗传失调——尤其是被称为超级增强子（SEs）的大型调控元件，这些元件富含H3K27ac并结合了谱系特异性的主转录因子（TFs）——形成了不同的NB细胞身份和状态。这些SE域标记了作为细胞增殖和凋亡关键调节因子的癌基因。因此，由SE驱动的基因代表了肿瘤的脆弱性，为选择性治疗提供了机会。

方法

通过整合22个NB细胞系的ATAC-seq数据，从染色质可及性的角度表征了MYCN扩增NB的肿瘤内异质性。随后，基于38个NB细胞系的H3K27ac ChIP-seq数据，使用ROSE算法识别了由SE驱动的癌基因。通过全基因组CRISPR/Cas9功能丧失筛选，研究了MYCN扩增与17q SE驱动基因MSI2之间的协同机制。在单细胞分辨率下，我们对异质性肿瘤亚群的特征及其免疫微环境特征进行了全面分析。该分析使用了多种生物信息学工作流程，包括AUCell评分、SCENIC分析、拷贝数推断、细胞分化状态评估、邻域丰度测试和可分离性测试。最后，使用NB细胞系（MYCN扩增和非扩增）进行了功能验证，以评估基因扰动。

结果

在MYCN扩增的NB中观察到了明显的表观遗传异质性。MSI2是一个由SE驱动的癌基因，在MYCN扩增的NB中高表达。MSI2和MYCN共表达，可能相互依赖，并且都与细胞周期相关通路相关。在单细胞水平上，我们识别并重新定义了一种NB-MSI2+MYCN+亚型，其特征是恶性转录特征、免疫抑制微环境和患者预后较差。在此基础上，联合靶向MSI2和MYCN显著降低了MYCN扩增NB细胞的增殖和迁移能力。

结论

NB-MSI2+MYCN+亚型定义了一种临床侵袭性强、治疗难治的状态，其特征是高增殖、代谢重编程和免疫抑制。对于MYCN扩增的NB患者，MSI2既是预后生物标志物，也是潜在的治疗靶点。