急性髓性白血病（AML）作為成人最常見(jiàn)的急性白血病類(lèi)型，其生存率仍然不容樂(lè)觀。近年來(lái)，科學(xué)家們一直在尋找能夠有效打擊AML的新靶點(diǎn)和治療策略。最新的研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)相分離過(guò)程，可能是對(duì)抗AML的新途徑。相分離（phase separation）是一種細(xì)胞內(nèi)生物分子如蛋白質(zhì)和核酸通過(guò)多價(jià)和動(dòng)態(tài)相互作用自發(fā)形成獨(dú)立生物分子凝聚體或無(wú)膜隔室的過(guò)程。這種生物分子凝聚體在細(xì)胞內(nèi)起著調(diào)控基本生命活動(dòng)的關(guān)鍵作用。其平衡如果被微妙干擾，無(wú)論是增加還是減少相分離，都可能導(dǎo)致生理功能異?；蛭蓙y。在急性髓系白血病的發(fā)展過(guò)程中，RNA結(jié)合蛋白（RBPs）及其靶RNA作為相分離凝聚體的常見(jiàn)組成部分，扮演著至關(guān)重要的角色。然而，特定具有相分離能力的RBPs在AML中的作用，以及針對(duì)相分離干擾的治療潛力，仍待深入探討。

近日，浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院錢(qián)鵬旭在Nature Cell Biology雜志上發(fā)表了題為“Phase separation-competent FBL promotes early pre-rRNA processing and translation in acute myeloid leukaemia”的研究論文。通過(guò)在小鼠體內(nèi)進(jìn)行CRISPR篩選，該研究發(fā)現(xiàn)在AML進(jìn)程中，關(guān)鍵的RBPs主要集中在核仁，并確定了FBL（Fibrillarin）作為一個(gè)關(guān)鍵核仁蛋白，在促進(jìn)AML細(xì)胞生長(zhǎng)、分化阻滯、存活以及維持白血病干/祖細(xì)胞（LSPC）自我更新能力方面發(fā)揮重要作用。這在很大程度上歸因于其相分離屬性。該研究描述了FBL在核仁結(jié)構(gòu)和功能中的非典型角色，導(dǎo)致AML白血病發(fā)展過(guò)程中關(guān)鍵致癌基因的翻譯活性增強(qiáng)。同時(shí)還展示了藥理調(diào)控FBL的相分離屬性作為一種潛在有效的抗白血病治療方法。

核仁是一個(gè)由多種亞區(qū)共存的多層生物大分子凝聚體，它是核糖體生物合成的初始步驟發(fā)生的關(guān)鍵場(chǎng)所。盡管核仁蛋白及其功能變化與增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，但其在AML中的具體作用尚未被充分探索。FBL是核仁中的關(guān)鍵蛋白之一，盡管大多數(shù)研究聚焦于其在rRNA 2’-O-甲基化方面的作用，F(xiàn)BL還參與了核糖體生物合成的其他過(guò)程，例如促進(jìn)rDNA的轉(zhuǎn)錄以及通過(guò)相分離負(fù)責(zé)rRNA前體的剪切。FBL如何作為一個(gè)重要的致癌基因促進(jìn)AML的發(fā)生和發(fā)展仍不清楚。

圖1.  AML小鼠模型中的RBP CRISPR篩選

本研究首先利用FBL結(jié)構(gòu)域點(diǎn)突變、缺失、替代與嵌合等進(jìn)行功能篩選，發(fā)現(xiàn)FBL的特定相分離屬性是其促進(jìn)AML發(fā)展的基礎(chǔ)。FBL通過(guò)其相分離的互斥型RBD和IDR結(jié)構(gòu)維持AML的擴(kuò)增和LSPC的自我更新能力，而不是單純的甲基轉(zhuǎn)移酶或乙?；Y(jié)構(gòu)域。

進(jìn)一步通過(guò)超分辨顯微技術(shù)和胞內(nèi)外相分離凝聚體重構(gòu)實(shí)驗(yàn)，研究揭示了FBL蛋白中GAR和MD結(jié)構(gòu)的特定序列的同型和異型相互作用對(duì)其定位和核仁結(jié)構(gòu)的正確形成至關(guān)重要，進(jìn)而影響包括LSPC在內(nèi)的AML細(xì)胞的核仁數(shù)量。結(jié)合RNA-FISH、RiboMeth-Seq、Northern blot、翻譯組測(cè)序（polysome profiling-seq）等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)FBL通過(guò)其特定的相分離能力影響一系列pre-rRNA的早期加工活動(dòng)，如從轉(zhuǎn)錄區(qū)域的擴(kuò)散、切割到2’-O-甲基化修飾，這些過(guò)程最終改變了包括JAK-STAT信號(hào)通路中的關(guān)鍵致癌mRNA的翻譯。 這些功能一方面保證了LSPC的生存和維持，另一方面也確保了AML細(xì)胞快速增殖的蛋白質(zhì)翻譯需求。

圖2. AML細(xì)胞中FBL及其突變體的相分離情況

此外，研究還發(fā)現(xiàn)，藥物CGX-635能夠直接作用于FBL，改變其相分離行為，有效抑制AML細(xì)胞的生長(zhǎng)和LSPC的自我更新能力。CGX-635是一種已知的植物生物堿抗癌藥物，表面等離子共振技術(shù)（SPR）揭示其可與FBL直接結(jié)合; 體外相分離實(shí)驗(yàn)以及C-Trap熒光光鑷系統(tǒng)誘導(dǎo)的液滴融合實(shí)驗(yàn)表明CGX-635可能以多價(jià)雙部位方式介導(dǎo)FBL凝聚物由液態(tài)/凝膠態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變，影響了FBL介導(dǎo)的pre-rRNA的早期處理過(guò)程。特別是，在表達(dá)FBL較高的AML細(xì)胞中，CGX-635顯示出更高的敏感性，這表明CGX-635可能通過(guò)靶向核仁蛋白而非組裝的核糖體來(lái)實(shí)現(xiàn)一種新的抗白血病機(jī)制。

該項(xiàng)研究不僅增進(jìn)了我們對(duì)核仁蛋白在AML發(fā)展中的作用的理解，還強(qiáng)調(diào)了開(kāi)發(fā)針對(duì)FBL的相分離調(diào)節(jié)劑作為AML治療方法的潛力。

圖3. FBL相分離功能及其在AML中的作用機(jī)制示意圖

浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院錢(qián)鵬旭研究員、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院黃河教授為本文的共同通訊作者。浙江大學(xué)博士后楊琳、張召茹為該論文的共同第一作者，姜蓬壘、孔德麟、俞澤斌、史丹蓉、韓穎麗、陳爾拓參與了本項(xiàng)研究。該研究受到浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院、良渚實(shí)驗(yàn)室和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室多個(gè)公共技術(shù)平臺(tái)的大力支持，并感謝浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院鄭偉燕、孫潔、趙妍敏、羅依、施繼敏、姚航平主任和良渚實(shí)驗(yàn)室裴善贍研究員在課題開(kāi)展過(guò)程中的支持與幫助。