脳オルガノイド/すべての共培養モデルは、BCP-ALLのCNS関与に批判的に関連するAP-1経路を明らかにします

中枢神経系（CNS）の関与は、小児B細胞前駆体急性リンパ芽球性白血病（BCP-ALL）の治療における臨床的ハードルのままです。CNS白血病の疾患メカニズムは、主に2D細胞培養およびマウスモデルを使用して調査されています。ヒトとマウスのCNS間の細胞の同一性とアーキテクチャの変動を考えると、CNS白血病を研究するために補完的なモデルを求めることが不可欠になります。ここでは、ヒト脳オルガノイドとBCP-All-cellを組み合わせた、最初の3D共培養モデルを紹介します。非細胞と比較して、脳のオルガノイドにおけるBCP-ALL細胞株および患者由来の異種移植片（PDX）細胞の生着が有意に高いことに気付きました。オルガノイドの共培養とin vivoマウスモデル間の翻訳性を検証するために、CD79A/IGαやCXCR4-SDF1などのCNS白血病関連経路を標的とすることで、BCP-ALL細胞のオルガノイドへの浸潤が減少することを確認しました。非侵襲された画分と比較したオルガノイド浸潤性白血病細胞のRNA配列決定と機能的検証により、オルガノイド誘導細胞におけるAP-1転写因子複合部材の有意なアップレギュレーションが明らかになりました。さらに、TCF3 :: PBX1+ PDX細胞で移植されたマウスの脾臓爆風と比較して、CNSから回収されたAll-PDX細胞のAP-1経路遺伝子の有意な濃縮を検出し、CNS疾患におけるAP-1シグナル伝達の役割を実証する。したがって、CNS陰性症例と比較してCNS陽性症例と比較して、CNS陽性と比較して最初に診断された患者のAP-1遺伝子JUNのレベルが有意に高いことがわかりました。-患者。我々の結果は、CNS-オルガノイドがCNS関与を調査し、BCP-AllのCNS溶解の重要なドライバーとしてAP-1経路を特定するための新しいモデルとして示唆しています。

Central nervous system (CNS) involvement remains a clinical hurdle in treating childhood B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (BCP-ALL). The disease mechanisms of CNS leukemia are primarily investigated using 2D cell culture and mouse models. Given the variations in cellular identity and architecture between the human and murine CNS, it becomes imperative to seek complementary models to study CNS leukemia. Here, we present a first-of-its-kind 3D co-culture model combining human brain organoids and BCP-ALL-cells. We noticed significantly higher engraftment of BCP-ALL cell lines and patient-derived xenograft (PDX) cells in cerebral organoids as compared to non-ALL-cells. To validate translatability between organoid co-culture and in vivo murine models, we confirmed that targeting CNS leukemia relevant pathways like CD79a/Igα or CXCR4-SDF1 reduced the invasion of BCP-ALL-cells into organoids. RNA sequencing and functional validations of organoid-invading leukemia cells compared to the non-invaded fraction revealed significant upregulation of AP-1 transcription factor-complex members in organoid-invading cells. Moreover, we detected a significant enrichment of AP-1 pathway genes in ALL-PDX-cells recovered from the CNS compared to spleen blasts of mice transplanted with TCF3::PBX1+ PDX-cells, substantiating the role of AP-1 signaling in CNS disease. Accordingly, we found significantly higher levels of the AP-1-gene JUN in patients initially diagnosed as CNS-positive compared to CNS-negative cases as well as CNS-relapse vs non-CNS-relapse cases in a cohort of 100 BCP-ALL-patients. Our results suggest CNS-organoids as a novel model to investigate CNS-involvement and identify the AP-1 pathway as a critical driver of CNS-disease in BCP-ALL.