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互恵的H3.3遺伝子編集により、NOTCHシグナル伝達を含む小児神経膠腫におけるK27MおよびG34Rのメカニズムが同定された
Reciprocal H3.3 gene editing identifies K27M and G34R mechanisms in pediatric glioma including NOTCH signaling.
PMID: 32647372 DOI: 10.1038/s42003-020-1076-0.
抄録
ヒストンH3.3変異は小児グリオーマの特徴であるが、その核心的な発がんメカニズムは十分には解明されていない。主要なエフェクターを同定するために、我々はCRISPR-Cas9を用いてH3.3野生型脳細胞にH3.3K27MおよびG34R変異を導入し、同時にグリオーマ細胞の変異を野生型に戻すことに成功した。ChIP-seq解析により、K27Mとスーパーエンハンサーを含むH3K27me3活性の変化との関連が明らかになった。これは主にH3.3 DNA結合とは無関係であった。K27MとG34Rの変異は、神経新生やNOTCH経路遺伝子の活性化を含む、いくつかの同じ経路を誘導していることが示唆された。H3.3変異グリオーマはまた、NOTCH経路遺伝子のノックダウンおよび薬剤阻害に対して特に感受性が高く、培養での生存能力を低下させる。細胞の相互編集は、一般的に異種移植アッセイにおいて腫瘍原性に対して相互作用を示した。以上のことから、我々の知見は、標的となりうる経路を含む、K27MとG34Rの共通かつ明確な発がんメカニズムを定義している。
Histone H3.3 mutations are a hallmark of pediatric gliomas, but their core oncogenic mechanisms are not well-defined. To identify major effectors, we used CRISPR-Cas9 to introduce H3.3K27M and G34R mutations into previously H3.3-wildtype brain cells, while in parallel reverting the mutations in glioma cells back to wildtype. ChIP-seq analysis broadly linked K27M to altered H3K27me3 activity including within super-enhancers, which exhibited perturbed transcriptional function. This was largely independent of H3.3 DNA binding. The K27M and G34R mutations induced several of the same pathways suggesting key shared oncogenic mechanisms including activation of neurogenesis and NOTCH pathway genes. H3.3 mutant gliomas are also particularly sensitive to NOTCH pathway gene knockdown and drug inhibition, reducing their viability in culture. Reciprocal editing of cells generally produced reciprocal effects on tumorgenicity in xenograft assays. Overall, our findings define common and distinct K27M and G34R oncogenic mechanisms, including potentially targetable pathways.