撰文 | 唐小糖
Janus激酶（ JAKs）介導造血細胞中細胞因子、激素和生長因子的反應【1】。JAK2對造血細胞的發育至關重要，其在衰老過程中易發生突變，提升了造血系統的患癌風險，如骨髓增生性腫瘤（MPN）等【2,3】。在臨床上，JAK抑制劑可以一定程度上降低炎症活性和改善MPN的過度增殖，但由於JAK2突變持續存在，會減弱這一策略的臨床效益【4】。
為了對這一問題進行深入研究，近日，德國馬普所Matthias Mann團隊和耶拿大學附屬醫院Florian Heide團隊合作，在Nature上線上了題為“Splicing factor YBX1 mediates persistence of JAK2-mutated neoplasms”的論文，研究了JAK突變影響JAK抑制劑對疾病臨床效益的具體機制。
研究者首先利用質譜對錶達促紅細胞生成素受體和野生型JAK2（JAK2WT）或突變體JAK2-V617F（JAK2VF）的小鼠造血細胞進行磷酸化蛋白組學測定，共發現了4135種蛋白上的21764個不同的磷酸化位點，在JAK2WT和JAK2CF細胞中發現的6517個受調控的磷酸化位點中，1758個蛋白質上的5191個位點在JAK2VF細胞中明顯受到調控，包括STAT5、STAT3、PIM和ERK等已知的JAK靶點。基因富集表明，mRNA的剪下和加工這一通路受影響最大，並透過RNAi篩選出了調控RNA拼接的基因YBX1，使JAK2VF細胞對JAK抑制劑的處理敏感。
接下來，研究人員發現當JAK2WT和JAK2VF細胞暴露於JAK抑制劑時，缺乏YBX1的JAK2VF細胞生長減少，可能是細胞凋亡引起的。為了評估YBX1是否為JAK2突變腫瘤的潛在治療靶點，研究人員利用YBX1F/F Jak2VF Mx1-Cre小鼠的骨髓細胞與對照組細胞進行競爭移植實驗，透過注射plpC急活Mx1-Cre刪除YBX1，同時給藥JAK抑制劑，以測試YBX1基因失活是否會降低JAK抑制劑治療的效果。結果顯示，對照組出現高白細胞血癥、血小板增多等症狀；YBX1缺失的JAK2VF克隆在移植後16周則未誘發症狀性疾病。對外周血嵌合情況檢測發現，JAK2VF細胞比例越來越高，當細胞被JAK抑制劑處理時，YBX1失活會導致JAK2突變克隆減少。在JAK2VF突變人細胞的異種移植模型中也得到了相似的結論，這些資料表明，在JAK抑制劑治療的條件下，消除YBX1可以影響JAK2突變克隆存在的永續性。
進一步對JAK2突變體調控YBX1的機制研究，研究人員利用磷酸化圖譜和YBX1親和力純化結合定量相互作用蛋白質組學，證實了YBX1-MAPK的相互作用，MER抑制劑處理使YBX1的pS30和pS34氨基酸殘基的磷酸化發生顯著變化；接著研究人員在RNA水平和蛋白水平對YBX1調控的轉錄通路進行研究，發現ERK訊號通路分子Mknk1在JAK2突變細胞中的mRNA水平顯著下降，在YBX21缺失的JAK2VF小鼠和人細胞中蛋白水平也顯著下降，與Mknk1的mRNA剪接有關。該結果暗示JAK2VF細胞中YBX1在Ser30和Ser34的磷酸化對於Mknk1的mRNA高效剪接和轉錄調控至關重要，也對YBX1依賴的ERK通路中斷機制至關重要。
最後，研究人員透過YBX1靶向的小鼠和人JAK2VF細胞的磷酸化蛋白圖譜，確認MKNK1和MCL-1為相關的ERK靶點，並實驗證明了調控MKNK1或ERK訊號的藥物與JAK抑制劑相結合可誘導小鼠和人JAK2VF突變的CD34+ 骨髓細胞的凋亡；同樣，在體內異種移植模型中，JAK抑制劑聯合ERK抑制劑可以減少JAK2VF突變細胞的存在永續性和疾病表現。
總的來說，該研究透過對磷酸蛋白質圖譜深度分析，發現JAK2翻譯後修飾的靶點YBX1失活，會使經JAK抑制劑治療後仍持續存在的細胞對凋亡更敏感。該過程和RNA的錯誤剪接、內含子的富集以及ERK訊號轉錄破壞有關。在JAK抑制劑存在下，YBX1失活可誘導JAK2依賴性的細胞凋亡，使體內惡性克隆減少。證明了蛋白磷酸化誘導JAK2-ERK訊號改變和JAK2V617F惡性克隆的維持。因此，針對YBX1依賴性的ERK訊號的治療與JAK2抑制治療相結合，對清除JAK2突變的細胞具有臨床效益。
原文連結：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2968-3
參考文獻
1. Perner, F., Perner, C., Ernst, T. & Heidel, F. H. Roles of JAK2 in aging, inflammation, hematopoiesis and malignant transformation. Cells 8, 854 (2019).
2. Genovese, G. et al. Clonal hematopoiesis and blood-cancer risk inferred from blood DNA sequence. N. Engl. J. Med. 371, 2477–2487 (2014).
3. Forbes, S. A. et al. COSMIC: somatic cancer genetics at high-resolution. Nucleic Acids Res. 45 (D1), D777–D783 (2017).
4. Deininger, M. et al. The effect of long-term ruxolitinib treatment on JAK2p.V617F allele burden in patients with myelofibrosis. Blood 126, 1551–1554 (2015).