Nya insikter om kronisk lymfatisk leukemi
RNA-sekvensering har blivit en hörnsten vid studier av genuttryck, men ger även andra insikter utöver mängden uttryckt mRNA. Ett område av ökande intresse är alternativ splitsning, en process som gör att en enda gen kan producera flera transkriptvarianter och därmed proteinisoformer med olika funktioner. Vid kronisk lymfatisk leukemi (KLL) är mutationer i splitsningsgenen SF3B1 väldokumenterat, men den bredare implikationen av dessa mutationer är inte väl studerat.
Funktionell inverkan av SF3B1-mutationer på kromatinremodulleringsskomplexet ncBAF genom förändrad splitsning
I en studie som nyligen publicerades i tidskriften Leukemia genomförde forskare från forskargruppen Klinisk Genetik vid institutionen för molekylär medicin och kirurgi (MMK) en djupgående analys av SF3B1-mutationer vid KLL. Teamet, ledd av Richard Rosenquist Brandell, professor i klinisk genetik, fokuserade på en specifik undergrupp av patienter med KLL - de med en kliniskt aggressiv form av sjukdomen där SF3B1-mutationer påvisas hos upp till 50% av patienter. Med hjälp av RNA-sekvensering på prover från 35 patienter identifierade teamet betydande alternativ splitsning associerat med dessa mutationer, där flera påverkar det så kallade icke-kanoniska BAF (ncBAF) kromatinremodelleringskomplexet, vilken är en viktig epigenetisk regulator som kontrollerar kromatinstrukturen och öppenheten av cellers genomiska DNA, som in sin hand påverkar uttrycket av gener. Detta inkluderade alternativ splitsning av ncBAF-komplexkomponenten BRD9 och ytterligare åtta ncBAF-interagerande proteiner. Fynden validerades ytterligare genom RNA-sekvensering med lång avläsning och utökad RNA-sekvensanalys av prover från 139 patienter med KLL, vilket bekräftade sambandet mellan SF3B1-mutationer och alternativ splitsning.
Nyckelresultat: BRD9:s roll i CLL
Resultaten från studien är särskilt anmärkningsvärda utifrån splitsningens påverkan på ncBAF-komplexet, ett område som hittills har fått begränsad uppmärksamhet inom KLL-forskning. En av studiens mest intressanta fynd är påvisandet av en alternativ BRD9 splitsningsvariant som producerade en proteinisoform med en förändrad C-terminal del. Denna isoform uppvisade förstärkt interaktion med ncBAF-komplexet samtidigt som den visade minskad bindning till andra viktiga proteiner inklusive SPEN, BRCA2 och CHD9.
–Detta är ett viktigt steg framåt i vår förståelse av patogenesen vid KLL, förklarar Rosenquist Brandell. –Vi vet sedan länge att SF3B1-mutationer är kopplade till dålig prognos vid KLL. Vår studie belyser en ny biologisk mekanism där vilken dysreglering av spliceosomen, orsakad av SF3B1-mutationer, förändrar interaktionsnätverket i ncBAF-komplexet. Detta kan potentiellt bidra till det aggressiva sjukdomsförloppet hos KLL-patienter med SF3B1-mutation.
Forskning visar på behovet av avancerade analysverktyg
Studien lyfter också fram vikten av alternativ splitsning i cancerforskningen. Blaz Oder, doktorand och en av de två förstaförfattarna, berättar: –De flesta RNA-sekvenseringsstudier i KLL fokuserar huvudsakligen på genuttrycksförändringar, men vårt arbete visar vikten av alternativ splitsning - en dimension som ofta förbises men som är viktig inom cancerbiologi, särskilt i samband med splitsningsfaktormutationer som SF3B1.
Upptäckten av dessa splitsningsförändringar understryker behovet av mer specialiserade forskningsverktyg för att studera alternativ splitsning i cancer.
–För att till fullo förstå komplexa sjukdomar som KLL måste vi utveckla splitsningsdatabaser och utöka redan tillgängliga databaser till att inkludera splitsningsaspekten, säger Daniel Hägerstrand, medförfattare till studien. –Vårt arbete, som också använde både vår egen och allmänt tillgängliga databaser, understryker potentialen i redan publicerad data och vikten av att ytterligare utforska dessa värdefulla resurser.
Implikationer för framtida KLL-forskning
Teamets resultat har viktiga konsekvenser för framtida forskning som särskilt belyser BRD9s specifika roll i KLL. Upptäckten av den nya BRD9-isoformen och de förändrade interaktionerna av ncBAF-kromatinremodelleringskomplexet tyder på att BRD9 kan vara ett potentiellt terapeutiskt mål för SF3B1-muterad KLL. ncBAF-komplexet, och särskilt BRD9, undersöks för närvarande som ett behandlingsmål i flera tidiga kliniska studier för andra cancertyper. Studien visade att både cellinjer och primära KLL-celler var känsliga för nedreglering med BRD9-inhibitorer. Dock krävs ytterligare studier för att bättre förstå den terapeutiska potentialen och hur man bäst kan utnyttja dessa fynd. Mer allmänt framhäver forskningen betydelsen av SF3B1-mutationer för det aggressiva sjukdomsförloppet vid KLL och lyfter fram den viktiga rollen som alternativ splitsning spelar i cancerbiologin i stort.
Stöd och författarnas tack
Studien har erhållit stöd från bland annat Cancerfonden, Vetenskapsrådet, Region Stockholm och Radiumhemmets Forskningsfonder.
Författarna tackar alla nuvarande och tidigare medlemmar i våra forskargrupper som bidragit till insamlingen av prover och data som används i denna studie. Sekvensering utfördes av SNP&SEQ Technology Platform i Uppsala, en del av NGI Sweden och Science for Life Laboratory, med stöd från Vetenskapsrådet och Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Datorresurser tillhandahölls av SNIC vid UPPMAX, som är delvis finansierat av Vetenskapsrådet.
Publikation
The non-canonical BAF chromatin remodeling complex is a novel target of spliceosome dysregulation in SF3B1-mutated chronic lymphocytic leukemia. Daniel Hägerstrand, Blaž Oder, Diego Cortese, Ying Qu, Amrei Binzer-Panchal, Cecilia Österholm, Teresa Del Peso Santos, Leily Rabbani, Hassan Foroughi Asl, Aron Skaftason, Viktor Ljungström, August Lundholm, Maria Koutroumani, Zahra Haider, Cecilia Jylhä, John Mollstedt, Larry Mansouri, Karla Plevova, Andreas Agathangelidis, Lydia Scarfò, Marine Armand, Alice F. Muggen, Neil E. Kay, Tait Shanafelt, Davide Rossi, Lukas M. Orre, Sarka Pospisilova, Konstantin Barylyuk, Frederic Davi, Mattias Vesterlund, Anton W. Langerak, Janne Lehtiö, Paolo Ghia, Kostas Stamatopoulos, Lesley-Ann Sutton & Richard Rosenquist. Leukemia (2024). https://doi.org/10.1038/s41375-024-02379-4