MB представляет собой группу злокачественных детских эмбриональных новообразований мозжечка с обширной межтумоуральной и внутриопухолевой гетерогенностью^1,2. Мутации в генах сигнального пути Sonic hedgehog (SHH) приводят к развитию SHH MB в гранулезоклеточной линии^5-8. Между тем, мутациональная активация передачи сигналов WNT приводит к WNT MB в нижнем отделе RL ^9,10. Хотя MB группы 4 (G4 МБ, 40% пациентов) и MB группы 3 (G3 МБ, 20% пациентов) составляют большинство случаев MB и приводят к наибольшему количеству смертей, гораздо меньше известно об их специфическом клеточном происхождении или соматических драйверных событиях. Предполагается, что MB группы G4 возникает в линии униполярных щеточных клеток (UBC), тогда как MB группы G3 возникает из более ранней популяции стволовых клеток^3,4. Активация MYC наблюдается во многих опухолях G3; однако конвергенция и/или значение различных мутаций-драйверов с низкой частотой встречаемости при G4 MB остаются неясными¹¹. Развивающаяся RL H. sapiens имеет специфические особенности по сравнению с другими млекопитающими, такими как мыши и макаки¹². Примерно в 11 недель после зачатия RL человека разделяется на две молекулярно и структурно различные зоны - вентрикулярную RL (RLVZ) и субвентрикулярную RL (RLSVZ), которые разделены сосудистым сплетением¹². Зоны RLVZ и RLSVZ различаются транскрипционно¹³ , при этом RLVZ в основном состоит из стволовых клеток, а RLSVZ - из пролиферативных клеток-предшественников. Экспрессия классического маркерного гена UBC EOMES (также известного как TBR2) в RLSVZ объясняет специфические для человека аспекты развития UBC¹⁴. Специфические для человека особенности развития RL требуют анализа развивающегося мозжечка H. sapiens для определения истинного клеточного происхождения G4 MB. Мы сообщаем о новых мутациях G4 MB в генах, кодирующих протеины семейства CBFA, включая RUNX1T1 (также известный как CBFA2T1), CBFA2T2 и CBFA2T3. Эти адапторные белки образуют большой комплекс, который рекрутирует эпигенетические модификаторы и факторы транскрипции (TFs) в хроматин^15-19. Апикальные опухолевые клетки G4 MB похожи на специфическую, расширенную человеческую EOMES+KI67+ UBC популяцию клеток предшественников RLSVZ, где члены семейства CBFA специфически экспрессируются во время развития мозжечка человека. Мы предполагаем, что комплекс CBFA потенцирует нормальную дифференцировку EOMES+KI67+ предшественников RLSVZ, нарушение которой приводит к G4 MB.

Мутационный ландшафт G3 и G4 MB. Мы транскрипционно профилировали образцы G3 и G4 MB (n = 545) с помощью объемного секвенирования РНК (RNA-seq)^2,11,20 (рис. 1a). Повторяющиеся мутировавшие гены сходились на эпигенетических модификаторах, клеточном цикле и четырех семействах генов: ELP21, FANC11, CHD22 и членах полипротеинового комплекса CBFA. Гены из этих четырех семейств генов близко сгруппированы на хромосомах человека, особенно в регионах, затронутых аберрациями числа копий (CNAs) в G4 MB (расширенные данные рис. 1a-e). Совместное удаление нескольких физически близких драйверов позволило предположить причину специфических делеций хромосомных плеч при G4 MB (расширенные данные рис. 2a-c). Мы выявили новые изменения в G4 MB, направленные на комплекс CBFA, включая гистоновую метилтрансферазу PRDM6 (см. 16), гистоновые деметилазы KDM6A и KDM2B и транскрипционные корепрессоры RUNX1T1, CBFA2T2 и CBFA2T3. Это соответствует модели, в которой мутации драйвера CBFA приводят к неудачной дифференцировке инициирующих G4-MB клеток-предшественников, которые накапливаются, образуя G4 MB, эмбриологический остаток. Изменения CBFA2T2 и CBFA2T3 обогащены в G4 MBG4-MB-специфические мутации потери функции, направленные на CBFA2T2 (рис. 1b), были обогащены в домене NHR1 (рис.?1c), который взаимодействует с SET и PR доменами белков PRDM, включая PRDM.

Здесь мы демонстрируем, что соматические мутации, вызывающие G4 MB, сходятся в комплексе core binding factor alpha (CBFA) и на взаимоисключающих изменениях, затрагивающих CBFA2T2, CBFA2T3, PRDM6, UTX и OTX2. CBFA2T2 экспрессируется рано в клетках-предшественниках субвентрикулярной зоны RL мозжечка у Homo sapiens, а G4 MBs транскрипционно похожи на эти предшественники, но заторможены во времени развития. Нокдаун OTX2 в модельных системах снимает эту блокаду дифференцировки, что позволяет клеткам MB спонтанно двигаться по нормальным траекториям дифференцировки. Специфическая природа расщепленной человеческой RL, которая предназначена для генерации большинства нейронов в головном мозге человека, и высокий уровень восприимчивых униполярных клеток-предшественников щеточной каймы EOMES⁺KI67⁺, вероятно, предрасполагает наш вид к развитию G4 MB.