组蛋白修饰因子KANSL2是多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma, MM)中可干预的生物标志物(Actionable Biomarker)

《Molecular Cancer Therapeutics》：The Histone Modifier KANSL2 Is an Actionable Biomarker in Multiple Myeloma Open Access

　　

摘要：表观遗传异常是多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma, MM)发生的关键驱动因素，但利用表观遗传改变的靶向治疗尚未确立。研究人员通过整合MM患者临床与分子数据集并结合无偏倚体内遗传学筛选，鉴定出KAT8调节性NSL复合体亚基2(KANSL2/Kansl2)为组蛋白翻译后修饰(Posttranslational Modification, PTM)相关的候选癌基因。MM患者中KANSL2高表达与不良预后相关。基因功能获得与缺失模型表明KANSL2对基因毒性应激具有保护作用。通过转录组学、蛋白质组学及定量乙酰化组(Acetylome)分析，研究人员鉴定出受KANSL2调控、可被乙酰化相关修饰因子靶向的特定分子程序。高KANSL2水平可增加对组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylase, HDAC)抑制剂panobinostat和溴结构域及额外末端基序(Bromodomain and Extra-Terminal motif, BET)抑制剂OTX-015及其联用的敏感性。复发/难治性MM患者标本的离体(ex vivo)药物反应分析证实，高KANSL2表达与HDAC及BET抑制剂选择性杀伤MM细胞相关。综上，这些发现将KANSL2定位为化疗耐药介质及靶向其表观遗传程序的药效应答可干预生物标志物(Actionable Biomarker)。

论文解读：《The Histone Modifier KANSL2 Is an Actionable Biomarker in Multiple Myeloma》

本研究发表于《Molecular Cancer Therapeutics》。多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma, MM)是一种以浆细胞克隆性增殖为特征的不可治愈性血液恶性肿瘤，虽经蛋白酶体抑制剂、免疫调节剂及CD38单抗治疗改善了缓解深度，但多数患者因获得性耐药最终复发。遗传突变与表观遗传异常（特别是组蛋白乙酰化/去乙酰化失衡）参与MM的发生发展，针对表观遗传修饰的药物（如HDAC抑制剂Panobinostat、BET抑制剂）虽有潜力但单药疗效有限且缺乏预测性生物标志物指导患者分层。KAT8调节性NSL(Non-Specific Lethal)复合体亚基2(KANSL2)作为组蛋白乙酰转移酶复合体的核心组分，其在实体瘤中有致癌报道，但在血液恶性肿瘤尤其是MM中的功能不明。本研究旨在明确KANSL2在MM中的预后价值、生物学功能及其作为表观遗传治疗药物疗效预测生物标志物的可行性。

研究人员通过多数据库交叉筛选锁定KANSL2，利用MM细胞系构建KANSL2敲低(Knockdown, KD)与过表达(Overexpression, OE)模型，结合转录组(RNA-seq)、全蛋白组、定量乙酰化组(Acetylome)及转座酶可及染色质测序(Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing, ATAC-seq)多组学分析其分子机制；通过细胞活力、凋亡、竞争重群实验评估表型；利用DNA损伤剂（阿霉素Doxorubicin、马磷酰胺Mafosfamide）测试化疗耐药性；采用HDAC抑制剂(Panobinostat)与BET抑制剂(OTX-015)单药及联合处理检测药物敏感性；最后对9例复发/难治性MM患者原代骨髓标本进行离体(ex vivo)药物反应分析验证生物标志物价值。

研究结果：

High KANSL2 levels are associated with adverse prognosis in multiple myeloma（高KANSL2水平与多发性骨髓瘤不良预后相关）

研究人员交叉比对组蛋白PTM相关癌基因集、MM基因集及MYC驱动的体内转座子筛选结果，筛选出KANSL2。生存分析显示MM患者中KANSL2高表达与总生存期(Overall Survival, OS)缩短显著相关（Mulligan及CoMMpass队列验证）。KANSL2 mRNA及蛋白水平在意义未明单克隆免疫球蛋白血症(Monoclonal Gammopathy of Undetermined Significance, MGUS)、冒烟型MM(Smoldering MM, SMM)及症状性MM中逐步升高。MYC诱导可上调KANSL2，KANSL2敲低则下调MYC，二者呈正反馈关系。结论：KANSL2是MM中MYC关联的预后不良候选癌基因。

Multiple myeloma cells depend on KANSL2（多发性骨髓瘤细胞依赖于KANSL2）

利用dCas9-KRAB CRISPR干扰系统敲低KANSL2后，竞争重群实验显示KANSL2-KD细胞比例显著下降；生长曲线显示增殖减慢；Annexin V/DAPI双染及Cleaved Caspase-3检测显示凋亡增加。过表达KANSL2则促进存活。结论：MM细胞存活与增殖依赖于KANSL2。

KANSL2 is required for maintaining genomic stability in multiple myeloma（KANSL2是维持多发性骨髓瘤基因组稳定性所必需的）

转录组与蛋白组富集分析显示KANSL2缺失导致DNA损伤修复(DNA Damage Response, DDR)及G₂–M检查点通路异常激活。免疫荧光显示KANSL2-KD细胞中γH2AX（DNA双链断裂标志物）焦点增多；免疫印迹显示γH2AX及磷酸化检查点激酶1(phosphorylated-CHK1, p-CHK1)上调，回补KANSL2可逆转此现象。结论：KANSL2通过促进DNA修复维持基因组稳定。

KANSL2 protects multiple myeloma from chemotherapy-induced DNA damage（KANSL2保护多发性骨髓瘤免受化疗诱导的DNA损伤）

KANSL2-OE细胞对阿霉素(Doxorubicin)及马磷酰胺(Mafosfamide)耐受性增强，KANSL2-KD细胞更敏感。给予DNA损伤剂后，KANSL2高表达细胞中p-CHK1、γH2AX及Cleaved Caspase-3升高幅度低于对照组，即DNA损伤及凋亡被削弱。结论：高KANSL2通过增强DDR赋予MM细胞化疗耐药。

KANSL2 modulates histone acetylation and chromatin accessibility in multiple myeloma（KANSL2调控多发性骨髓瘤中的组蛋白乙酰化与染色质可及性）

定量乙酰化组显示KANSL2-KD降低组蛋白H3/H4普遍乙酰化位点及H3K27ac（活性染色质标记）水平，KANSL2-OE增加H3K27ac。ATAC-seq联合RNA-seq显示KANSL2缺失导致部分基因（如MIAT、SMYD3、PSMD5）启动子区染色质可及性及/或表达改变。结论：KANSL2通过NSL复合体介导组蛋白乙酰化，开放染色质并促进转录，塑造MM特异表观遗传程序。

KANSL2 is a biomarker for sensitivity to HDAC and BET inhibitors（KANSL2是HDAC及BET抑制剂敏感性的生物标志物）

细胞水平：KANSL2高表达细胞对Panobinostat及OTX-015单药更敏感（IC₅₀更低），两药联用呈协同增效(ZIP synergy score升高)，且协同作用在KANSL2-OE细胞中更强。机制上Panobinostat处理进一步升高H3K27ac（KANSL2高背景更明显），OTX-015降低BRD4（KANSL2高背景更明显）。

患者原代标本ex vivo：9例复发/难治MM骨髓标本按KANSL2表达分层，高KANSL2组经Panobinostat+OTX-015联合处理后CD138⁺骨髓瘤细胞比例显著低于低KANSL2组，且相对骨髓瘤分数与KANSL2表达呈负相关（即高KANSL2者对联合表观治疗更敏感）。结论：KANSL2可作为预测HDAC/BET抑制剂疗效的可干预生物标志物用于患者分层。

讨论与结论翻译：

研究人员鉴定KANSL2为MM中关联不良预后的癌基因。表型分析与多组学证明MM细胞依赖KANSL2维持基因组完整性，这对细胞存活与增殖至关重要。高KANSL2表达介导化疗耐药，并为表观遗传修饰剂靶向治疗提供潜在切入点。KANSL2在NSL复合体成员中对MM预后影响最显著，提示其在恶性浆细胞中有独立于其他NSL组分的生物学功能。高KANSL2促进染色质开放与组蛋白乙酰化态，使细胞对HDAC抑制剂诱导的强制超乙酰化及BET抑制剂阻断乙酰化阅读更敏感。Panobinostat与OTX-015联用在KANSL2高表达的MM细胞及患者原代标本中协同增效。依据KANSL2表达或原代细胞ex vivo药敏筛选对复发/难治MM患者进行富集入组，是未来表观遗传治疗临床试验中极具吸引力的策略。因此，靶向组蛋白乙酰化相关通路的表观药物是针对KANSL2高表达MM患者具生物标志物指导价值的候选疗法。