החלבון HOXA9 מתבטא יתר על המידה ברוב המקרים של לוקמיה מיאלואידית חריפה (AML) וקשור לתוצאות גרועות של חולים. עם זאת, HOXA9 הוא חלבון שקשה להתמקד בו מבחינה טיפולית, ולכן חוקרים בבית החולים לחקר הילדים של סנט ג'וד חיפשו דרכים לכבות אותו בעקיפין. באמצעות בדיקת CRISPR/Cas9, החוקרים זיהו RBM5, והדגימו קשר סיבתי בין ביטוי RBM5 לשגשוג תאי לוקמיה. קישור זה מונע על ידי פונקציה כפולה חדשה של RBM5 כמטפל ב-DNA וגם ב-RNA בביטוי גנים. המחקר פורסם היום ב ביולוגיה של הגנום.
ביטוי יתר של החלבון HOXA9 הוא סימן היכר של AML, קיים בלמעלה מ-70% מהמקרים, לרוב עם פרוגנוזה גרועה. למרות שזה יצביע על זה כיעד שימושי לתרופה, תפקידו של החלבון כגורם שעתוק הותיר אותו "בלתי ניתן לתרופות" מכיוון שלתרופה שמפריעה ל-HOXA9 תהיה כנראה השפעות רבות אחרות מחוץ למטרה. זה נתן השראה לחוקרים לגשת לבעיה מזווית אחרת על ידי חקירת החלבונים HOXA9 פועל לצדם ומסתמך עליהם כדי לתפקד. Chunliang Li, PhD, המחלקה לסנט ג'וד לביולוגיה של תאי גידול, מחבר שותף במאמר זה, הוא חוקר כזה. באמצעות עבודתו האחרונה בהמצאת אסטרטגיית מיון חסרת פניות של CRISPR לזיהוי יעדים של HOXA9, הוא חשף רשת של הזדמנויות.
זה היה מאמץ מתמשך מאז שהמעבדה שלי הוקמה ב-2017. בנינו את מערכת הכתבים הייחודית הזו בתחילת 2019, שהיא הכתב הראשון המייצג באופן אותנטי את ביטוי HOXA9 במערכות לוקמיה אלו".
Chunliang Li, PhD, סנט ג'וד המחלקה לביולוגיה של תאי גידול
גישת ההקרנה CRISPR/Cas9 היא פשוטה באלגנטיות אך יעילה להפליא. זה כרוך בהצמדת תג פלואורסצנטי לגן HOXA9 והחדרתו לשורות תאי לוקמיה. זה מאפשר לחוקרים לעקוב אחר הבדלים ברמות הביטוי על ידי הסתכלות על הקרינה בתאים.
"רצינו לזהות רגולטור יותר שניתן למטרה או חדשני. אז, ערכנו סקר גנום שלם ללא משוא פנים של CRISPR כדי למקד את כל הגנים המתבטאים בתאים", קבע לי. זה אפשר לחוקרים לבחון מסלולים שונים שבהם HOXA9 השאיר את טביעת האצבע הפלורסנטית שלו.
להפתעת החוקרים, נראה כי גורמי שחבור הם המסלול המיוצג ביותר.
"זה היה די מפתיע אותנו מכיוון שגורמי שחבור מווסתים שילובים שונים של התמלול, אבל לא בדרך כלל את הרמה. הנתונים שלנו הצביעו על כך שהחלבונים האלה שולטים ברמת הביטוי HOXA9", אמר לי. "אז, שיערנו שאולי לגורמי השחבור יש פונקציה אחרת, כמו פונקציה כפולה."
החלבון שבלט היה החלבון הקושר ל-RNA RBM5. החוקרים מצאו כי RBM5 מתבטא מאוד בתאי לוקמיה בניגוד לסוגי תאים אחרים וכי גם אתרי הקישור ל-DNA וגם ל-RNA חיוניים לתפקודים האונקוגניים שלו. בעוד שמשפחת RBM כוללת גורמי שחבור חיוניים של RNA, תפקידם בתעתוק DNA לא היה ידוע. כדי לטפל בוויסות התעתיק הישיר של RBM5/HOXA9, החוקרים יצרו מערכת שתאפשר את השפלה החריפה של RBM5.
"מיד לאחר הסרת חלבון RBM5 מהתאים, רמות ה-mRNA של HOXA9 הופחתו משמעותית", הסביר לי, "ההפחתה הזו אירעה כבר שעתיים לאחר מכן אך לא השפיעה על אירועי שחבור של HOXA9". בנוסף, תאי לוקמיה שנשללו מיכולתם לייצר RBM5 ניצלו באמצעות ביטוי יתר של HOXA9, מה שממחיש עוד יותר את הקשר בין שני החלבונים.
תוצאות אלו גרמו לי לבחון את החלבון כמטרה תרופתית לטיפול ב-AML.
"אנחנו חושבים ש-RBM5 הוא גן תלות טוב מאוד, שאמור להיות יעד טוב בהתבסס על המבחנים הפונקציונליים שלנו", אמר. "אם נוכל לכוון ספציפית לאפיניות הקישור ל-DNA של חלבונים אלה, אנו אמורים להיות מסוגלים לשלב עם טיפולים קיימים אחרים בסינרגיה כדי לכוון ללוקמיה המונעת על ידי HOXA9."
מחברים ומימון
המחבר הראשון של המחקר הוא Mengli Zhang, אוניברסיטת Soochow. הכותבת המשותפת היא Peng Xu, אוניברסיטת Soochow. מחברים אחרים כוללים את ג'ודית הייל, שאלה רייט, ז'נלינג ליו, וויצ'ך רוזיקיביץ', בייסי שו וליושנג ה' מסנט ג'וד; שיאוון צ'ן מבית החולים לילדים שנזן; Ye Xin, Yingcai Jin, Jianxiang Zhang, Xue Yang ו-Xinfeng Chen מאוניברסיטת Soochow; הונג ליו, ננה פינג ודפיי וו מבית החולים המסונף הראשון של אוניברסיטת סוכוב; ו- Feiqiu Wen מבית החולים לילדים שנזן.
המחקר נתמך בתחילה על ידי מענקים מ-ALSAC, ארגון גיוס התרומות והמודעות של סנט ג'וד.
