研究背景及目的:AML1-ETO融合基因来源于8q22和21q22之间的染色体易位,是急性髓系白血病(AML)中最常见的遗传学改变之一。它约占所有AMLNavitoclax配制的15%。与其他亚型的AML相比,AML1-ETO的AML患者化疗后预后相对较好。然而仍有约30%的患者在1年内复发,5年总生存率仅为51%左右。已有研究表明白血病起始细胞在白血病发生和化疗耐药过程中起着关键作用,但人们对于AML1-ETO诱导的AML的基本生物学特征和有效治疗靶点的认识仍显不足。因此,识别早期异常的造血干细胞(HSC)以抑制前白血病阶段AML1-ETO诱导的恶性肿瘤早期发生是一个亟待解决问题。本研究通过建立条件诱导性AML1-ETO敲入小鼠模型(基因型为Runx1Runx1t1/+;Mx1-Cre,命名为AML1/ETO小鼠),明确AML1-ETO融合基因诱导的造血干祖细胞(HSPC)发生恶性转化中的生物学功能及代谢特征,通过干预小鼠HSC独特的高脂肪酸代谢过程,探索靶向治疗策略。研究方法:(1)观察AML1-ETO融合基因敲入后小鼠生存期、外周血血象变化、脾形态、流式检测骨髓各群细胞比例变化等,描绘AML1-ETO诱导表达的小鼠生物学特征;(2)采用集落形成实验、竞争移植实验阐释AML1-ETO诱导表达后HSC的功能特征,即自我更新、多向分化、造血重建能力;(3)采用微量Bulk RNA-seq从分子生物学角度挖掘AML1-ETO表达的HSPC生物学功能变化,深入描绘其干性特征并通过细胞周期实验验证结果;(4)采用细胞能量代谢检测、代谢组学、代谢流检测等描绘HSPC代谢特征,并与微量Bulk RNA-seq数据提示的代谢功能特征对比验证;(5)将代谢通路的变化与HSC功能变化相联系,运用AML1-ETO诱导表达的HSC独特的代谢模式进一步阐释HSC的干性异常;(6)采用限制小鼠脂质摄取和敲除脂肪酸转运蛋白3(Fatp3)基因的方法观察发生恶性转化的HSPC分化阻滞问题能否被部分挽救。研究结果:(1)成功构建条件诱导性AML1-ETO敲入小鼠模型,Poly[I:C]诱导AML1-ETO表达后小鼠骨髓中LT-HSC、ST-HSC、MPP较对照组增加30～400倍,CMP、GMP、MEP较对照组减少3～5倍,成熟三系均明显下降,呈现HSC过度累积和HSPC分化阻滞的生物学特征。(2)实验组骨髓细胞竞争移植能力和LT-HSC造血重建能力均下降。(3)Bulk RNA-seq显示实验组LT-HSC炎性通路激活,细胞增殖、能量代谢等相关通路基因表达降低,通过细胞周期实验发现HSC(LSK群体)G0期细胞比例升高,G1及S/G2/M期细胞比例降低。(4)SeahNew medicineorse细胞能量代谢实验表明实验组HSPC(c-kit+群体)的氧气消耗率(OCR)和细胞外酸化率(ECAR)均减少,即细胞总体糖酵解、氧化磷酸化(OXPHOS)水平均减少;代谢组数据显示TCA循环中实验组自α酮戊二酸开始及其下游代谢中间物均减少,证实了 AML1-ETO诱导表达的HSPC是在α-酮戊二酸及其下游的反应中实现了线粒体活性降低。(5)微量Bulk RNA-seq数据进一步分析发现,在HSC向定向造血祖细胞(HPC)分Compound C供应商化过程中,脂肪酸代谢通路在实验组富集,脂肪酸转运、氧化相关基因在LT-HSC中上调;代谢流实验显示实验组对肉碱类供能物质利用率增加,证实了 AML1-ETO表达的HSC具有高脂肪酸代谢的特点。(6)限制小鼠脂质的摄取或敲除HSPC中Fatp3基因能够缓解AML1-ETO小鼠模型HSC过度累积和HSPC分化阻滞的现象。研究结论:AML1-ETO的诱导表达导致小鼠HSC逐渐积累和HSPC分化阻滞现象;AML1-ETO的诱导表达使HSC正常造血重建能下降、异常自我更新能力升高,出现异常静息的特征;AML1-ETO的诱导表达使HSPC具有独特的代谢模式,即糖酵解和OXPHOS降低、脂肪酸代谢升高,这种独特的代谢特征是AML1-ETO表达的HSC出现异常表型和功能的原因。通过限制外源脂质摄取或敲除编码脂肪酸转运蛋白的基因能够缓解AML1-ETO诱导HSC过度累积和HSPC分化阻滞的现象,并且不会对正常造血产生副作用,表明了靶向恶性转化的HSC的脂肪酸代谢途径是治疗AML1-ETO白血病的潜在策略。