Nature子刊：染色质可及性改变在儿童B-ALL的发生、药物反应和耐药复发中的重要作用

儿童B细胞急性淋巴细胞白血病（B-lineage acute lymphoblastic leukemia，B-ALL）是最常见的儿童恶性肿瘤。近年来，基因组分析解析了儿童B-ALL的基因组变异图谱，为临床开展风险分层和精准治疗提供分子依据，提升了患儿的生存率，但难治和复发的B-ALL患者五年生存率仍不足50%。目前已有研究报道复发相关体细胞变异，但仅有约半数复发肿瘤中携带这些基因组异常，亟需对B-ALL复发的分子机制开展进一步的探究。

近日，国家儿童医学中心/上海儿童医学中心刘宇 和沈树红 研究团队在 Nature Communications发表题为 Chromatin accessibility landscape of relapsed pediatric B-lineage acute lymphoblastic leukemia 的研究论文，从染色质可及性（accessibility）的角度对复发B-ALL基因组特征进行分析，详细描绘了儿童 B-ALL 的染色质可及性图谱，发现了药物治疗相关的染色质可及性改变，并进一步确定了一组早期复发的 B-ALL 亚群，提示了染色质可及性改变在儿童B-ALL的发生、药物反应和耐药复发中的重要作用。

该项研究基于上海儿童医学中心2007–2019年间诊治的复发儿童B-ALL队列，对涵盖11种B-ALL亚型的61名复发患者的初发和/或复发样本进行了染色质可及性测序（ATAC-seq）。同时对肿瘤细胞充足的样本进行全转录组测序（RNA-seq）和染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq），综合部分病例已发表的全基因组测序（WGS）数据，建立了一组复发B-ALL的多组学数据，并以此为基础对儿童B-ALL的染色质可及性进行了多维度的探究。

分析发现B-ALL基因组中染色质开放区域（ACR）首先集中在活跃转录调控相关的基因组区域（图1a），与其功能相一致。而值得注意的是，在没有任何目前已知组蛋白修饰的Quies区域也检测到较高的ACR占比。这一现象部分来自于B-ALL中活性转录调控元件的异质性，另一方面也提示存在尚不清楚的表观基因组学修饰参与肿瘤的发生。随后作者通过与B系祖细胞进行对比，分析得到了一组B-ALL特异性ACR（图1b），其具有更强的异质性，调控的靶基因显著富集在肿瘤相关生物学过程中（图1c），其中包括IL7R、MYC等白血病发生中起到重要作用的基因。提示染色质开放性改变在白血病发生中的重要作用。

图1. B-ALL染色质开放的基因组区域特征和肿瘤异质性。研究描绘了B-ALL样本中开放染色质区域的基因组功能分布（a），并揭示了B-ALL和B系祖细胞间开放染色质区域的异同（b）及其影响的生物学过程（c）。

作者接下来对比分析了复发相关的染色质开放区域改变，并通过QTL将这些复发相关ACR与潜在调控基因相关联。结合CTD^2中的药物敏感性数据，发现复发相关ACR与白血病细胞药物治疗相关，提示药物治疗可能在B-ALL复发过程中重塑了肿瘤细胞的染色质可及性并进而影响了相关基因的转录调控。作者进一步鉴定得到70,573个ACR与患者的无复发生存率（RFS）显著相关，根据这组RFS-ACR的开放程度可以将病人分为早期复发和晚期复发两组（图2a-b），作者进一步使用TARGET研究队列中252例B-ALL对该结果进行了验证（图2c-d）。

值得注意的是，结果从既往认为预后较好的Hyperdiploidy亚型病人鉴别出一组早期复发的患者（图2a），而该现象同样在TARGET队列的Hyperdiploidy亚型病人中得到了验证，提示从染色质可及性角度出发可以为B-ALL风险度分层提供新的信息，进一步细分不同风险度分层的患儿亚群，以便临床进行早期干预。

图2. 复发B-ALL病人预后相关的染色质可及性改变。根据RFS相关ACR将B-ALL病人分成预后不同的两组（a-b）。该结果可以在TARGET研究队列中获得验证（c-d）。

作者在该项工作中还详细分析了B-ALL不同亚型中的特异性染色质开放，并基于前期工作中开发的非编码变异分析工具cis-X中等位基因特异性表达模型，整合B-ALL肿瘤的WGS数据和ATAC-seq数据，对儿童B-ALL中的等位基因特异性染色质开放区域（Allele Specific Open Chromatin，ASOC）进行了分析。结果显示ASOC与白血病相关SNP以及潜在肿瘤相关基因的转录激活相关（MECOM等），提示ASOC可能参与白血病关键基因的转录调控过程。