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这些ALL分子遗传学进展,您得知道

急性淋巴细胞白血病(ALL)是一类起源于髓或淋巴细胞前体细胞的恶性克隆性肿瘤,是儿童最常见的恶性肿瘤之一。成人ALL患者的发病率较低,约占成人急性白血病的20%。随着对ALL致病机制的深入了解和个体化分层治疗,儿童ALL患者的临床疗效有了显著提高,其5年总生存率超过90%;而成人ALL患者对化疗不敏感,容易复发,预后较差。大多数ALL患者可检测出克隆性染色体异常,54%的儿童ALL患者检测到至少一种融合基因。细胞和分子遗传学异常的改变对于指导ALL患者的诊断、分型和治疗有着重要的意义,一些特殊的分子遗传学异常在WHO分型建议中已被列为特殊亚型。随着全基因组测序、全外显子测序、转录组测序等高通量分子生物学技术的广泛应用,逐渐揭示了ALL中一些新的分子遗传学异常,不但丰富了我们对ALL发病机制的理解,同时也为发展新的靶向治疗提供了契机。

 

一、急性B淋巴细胞白血病

 

约60%的急性B淋巴细胞白血病(B-ALL)患者可检出核型异常,对于患者的预后判断有重要的意义,如提示预后良好的t(12;21)(p13;q22)/ETV6-RUNX1、超二倍体,提示预后不良的t(4;11)(q21;q23)/MLL-AF4和t(9;22)(q34;q11)/BCR-ABL1等。然而,大约25%的儿童ALL和相当部分成人ALL患者存在隐匿性染色体重排,难以被常规核型分析检测到。近年来随着分子遗传学技术的发展及广泛应用,有多种分子水平异常如JAK基因突变、IKZF1缺失及PAX5基因突变等相继被发现,加深了对B-ALL发病机制的理解。

 

在2016年WHO 血液和淋巴系统肿瘤分类指南中,伴有t(9;22)(q34;q11)、t(V;11q23)、t(12;21)(p13;q22)、超二倍体、t(1;19)(q23;p13.3)和t(5;14)(q31;q32)、21 号染色体的染色体内扩增(iAMP21)及PH样ALL被增列为B-ALL的特殊亚型。

 

1.  PAX5基因异常

 

PAX5基因位于9p13,属于PAX基因家族,编码B细胞特异性激活蛋白(BSAP),在正常B淋巴细胞的生长分化过程中发挥重要作用。约47%的儿童及34%的成人B-ALL患者可检出PAX5基因异常,是B-ALL最常见的遗传学异常,其中PAX5基因缺失、扩增、突变、重排的发生率分别为45%、12%、29%、14%。累及PAX5基因的融合基因包括PAX5-ETV6、PAX5-JAK2、PAX5-ENL、PAX5-PML和PAX5-FOXP1等,这些易位导致PAX5基因异常表达,形成的融合蛋白具有阻滞细胞分化并促进细胞增殖的双重效应,在BALL的发生、发展中发挥重要作用。最新研究显示在前B-ALL转基因小鼠模型中,PAX5杂合性缺失增加了葡萄糖摄取和ATP水平,提高了能量代谢水平,从而诱发能量危机,同时结合代谢分析证实,PAX5基因作为B淋巴细胞发育相关的转录因子,在抑制能量代谢方面起着关键作用。在33%的BCR-ABL1阳性的ALL患者中可检测到PAX5基因缺失,但与总生存率、无病生存率没有明显相关性,提示PAX5基因缺失可能不影响疾病的预后。

 

2.  iAMP21

 

iAMP21是B-ALL中一种新的再现性染色体异常,占儿童ALL 的2%。荧光原位杂交(FISH)检测可显示该类患者白血病细胞21号染色体长臂出现3个以上的RUNX1信号。采用微阵列-比较基因组杂交(array-CGH)和FISH技术进一步研究显示扩增区域约为5.1 MB,包括RUNX1基因,且常伴有21号染色体亚端粒区域的缺失。但基因表达谱研究显示该类患者RUNX1表达水平未见明显增高,测序分析显示该类患者未检测到RUNX1基因突变,上述结果提示RUNX1基因可能不是该异常的靶基因。伴有iAMP21的患者常伴有多种继发性遗传学异常,如X染色体扩增、-7/7q-、ETV6基因缺失、RB1基因缺失及RAS 通路的基因突变。伴有iAMP21的患者具有独特的临床特征:常见于年龄较大的儿童,中位年龄9~11岁;外周血白细胞计数较低;该类患者用常规方案治疗预后差,易复发,强烈化疗可以改善患者的预后。

 

3.  PH样ALL

 

PH样ALL 是近年来新分类的一组BCRABL1阴性的ALL 高危亚型,但基因表达谱与BCR-ABL1阳性ALL相似,并涉及一系列细胞因子受体、激酶信号通路活化相关的分子异常以及淋巴系统转录因子相关的基因异常。该类患者发病率随着年龄增长有升高趋势,在儿童标危组BALL检出率为10%,青少年中检出率为20%,而在年轻成人检出率可达27%。PH样ALL是独立的预后影响因素,该类患者对常规诱导化疗疗效差,微小残留病水平较高,但联合酪氨酸激酶抑制剂(TKI)治疗有望提高其生存和预后。

 

约50%的PH样ALL患者可检出CRLF2基因重排或突变。CRLF2基因编码胸腺基质淋巴细胞生成素受体(TSLPR),后者与IL7Rα形成异源二聚体的受体复合物并活化,启动下游的JAKSTAT信号通路,参与调控细胞的发育和增殖。常见累及CRLF2 基因的染色体易位有P2RY8-CRLF2及IGH-CRLF2,可导致CRLF2基因高表达,从而促进JAK-STAT信号通路异常活化。伴有P2RY8-CRLF2 易位的患者多伴随JAK/STAT、RTK/RAS信号通路激活突变及IKZF1基因异常,IGH-CRLF2易位多见于成人PH 样ALL患者,与JAK2基因突变有明显相关性。CRLF2基因异常与预后不良密切相关,尤其伴随IKZF1基因异常的患者预后更差。

 

文献报道约80%的BCR-ABL1阳性的ALL患者可检测到IKZF1基因缺失,而在68%的PH样ALL患者也检测到IKZF1基因缺失。伴有IKZF1基因缺失的患者复发率高、预后较差,但也有文献报道在PH样ALL 患者中IKZF1缺失不影响总生存率。

 

ABL同源激酶区基因异常在PH样ALL中的发生率约为12%,主要包括ABL1、ABL2、CSF1R及PDGFRB等融合基因,这些易位通常保留了激酶结构域,应用TKI治疗可帮助改善疗效。JAK2及EPOR基因重排在PH样ALL中的发生率为7%~12%,JAK-STAT信号通路及RAS信号通路相关基因异常较少见。

 

4.  MEF2D基因重排

 

MEF2D基因位于1q22,属于MEF2转录因子家族,具有结合和增强转录调控因子MCM1的结构域,主要功能是对细胞分化进行调节。急性白血病中染色体重排可导致MEF2D基因的异常高表达,从而促使白血病的形成和发展。MEF2D基因重排多发生于B-ALL,分别占儿童和青少年BALL患者的4.1%和6.5%,而在年轻成人和成年人中的发生率降低,分别为2.7%和1.8%。累及MEF2D 基因重排的对手基因包括BCL9、HNRNPUL1、SS18、DAZAP1、CSF1R 及FOXJ2,最常见的是MEF2D-BCL9融合基因。该类患者具有异常的免疫表型(CD10阴性、CD38阳性)、见于年龄较大的患者、对化疗疗效差、容易复发,上述易位提高了组蛋白去乙酰化酶9的表达水平,使MEF2D基因表达失调,对组蛋白去乙酰化酶抑制剂敏感。伴有MEF2D基因重排的患者预后较差,可联合靶向药物治疗以提高疗效。

 

5.  ZNF384基因重排

 

ZNF384基因编码一种转录因子,可结合并调节细胞外基质基因MMP1、MMP3、MMP7 及COL1A1的启动子。ZNF384基因重排常见于伴髓系抗原表达的B-ALL患者,分别占儿童和成人B-ALL的3%~4%和7%。常见的累及ZNF384 基因重排的对手基因包括EP300、CREBBP、ARID1B、SYNRG、EWSR1、SMARCA2、TAF15及TCF3等。EP300-ZNF384融合蛋白通过增强GATA3启动子活性,上调了GATA3基因的表达水平,可能参与了造血干细胞定向分化的过程。伴有ZNF384基因重排的BALL患者预后中等,可上调CLCF1及BTLA基因表达水平,激活了JAK-STAT 信号通路,可能对JAK-STAT通路抑制剂敏感。

 

6.  DUX4基因重排

 

DUX4基因位于4号染色体亚端着丝粒区的D4Z4重复序列,编码一种双同源盒转录因子。DUX4基因重排见于约4%的儿童B-ALL 患者中,以IGH-DUX4融合基因多见,ERG-DUX4融合基因较少见,在正常B细胞中DUX4不表达,染色体易位后导致DUX4异常表达。YASUDA等利用小鼠移植模型,前B细胞表达DUX4-IGH融合蛋白后可发展为B淋巴细胞白血病,因此推测DUX4发生基因重排后可能成为驱动基因,在B-ALL的发病机制中发挥一定作用。


DUX4基因重排与ERG基因缺失有明显相关性,两者有相似的基因表达谱。尽管DUX4重排阳性患者多伴随IKZF1缺失,但该类患者应用标准化疗方案仍有较长的无病生存率,提示预后良好。

 

二、急性T淋巴细胞白血病

 

急性T淋巴细胞白血病(T-ALL)分别占儿童和成人ALL患者的15%和25%,多具有高白细胞计数、器官浸润和中枢神经系统侵犯等不良预后因素。近年来,随着FISH、array-CGH等分子遗传学技术的应用,绝大多数T-ALL患者可检出染色体易位、缺失、基因突变、基因缺失和基因扩增等遗传学异常,这对指导T-ALL患者的诊断、治疗和预后判断有重要意义。目前,T-ALL已成为研究白血病发病机制最理想的疾病模型之一。

 

1.  早期前体T细胞急性淋巴细胞白血病

 

早期前体T细胞急性淋巴细胞白血病(ETPALL)是近年来新分类的一组具有独特免疫表型及临床特征的T-ALL,占T-ALL患者的12.6%~16%。免疫表型不表达T 细胞抗原CD1A、CD8,弱表达CD5,而异常表达髓系抗原和干细胞抗原。临床上对化疗不敏感,预后差,易复发。也有文献报道,虽然ETP-ALL与典型T-ALL相比,有较低的总生存率及较高的复发率,但没有明显的统计学差异。ETP-ALL基因组水平具有明显异质性,伴有多种基因突变,包括RAS/激酶信号通路相关基因(NRAS、KRAS、IL7R、FLT3、JAK1、JAK3、BRAF、SH2B3等)、淋巴系统发育相关基因(GATA3、RUNX1、IKZF1、ETV6、EP300等)以及表观遗传修饰基因(EZH2、SUZ12、EED、SETD2等),但在典型T-ALL中常见的NOTCH1基因突变发生率低。

 

值得注意的是,该类疾病基因突变谱与髓系白血病相似,而且基因表达谱与髓系造血干细胞相似,因此应用髓系白血病相关的治疗方案有可能提高ETP-ALL患者的生存及预后。此外,ETP-ALL中检测到JAK-STAT 信号通路活化及PRC2基因异常,提示应用JAK 激酶抑制剂或染色质修饰药物可能对临床治疗有帮助。

 

2.  T-ALL中其他遗传学异常

 

大约35%的T-ALL患者通过常规核型分析和FISH 检测可检出累及TCR的染色体易位,这些易位均累及位于14q11的TCRA/D、位于7q34的TCRB或位于7p14的TCRG。易位使得TCR的增强子与对手基因并置,进而导致其激活。常见的对手基因包括TAL1、TAL2、LYL1、OLIG2、LMO1、LMO2、TLX1 (HOX11)、TLX3(HOX11L2)、MYC及HOXA等基因。T-ALL中还存在隐匿性染色体重排,如累及ABL1基因的重排,常见的融合基因有NUP214-ABL1、EML1-ABL1及ETV6-ABL1,伴有上述异常的T-ALL患者应用TKI治疗有效。应用基因表达谱研究,,根据T-ALL特有基因的表达特征,进一步将T-ALL分为不同的分子亚型,包括TLX1、TLX3、MEF2C、HOXA、NKX2.1、TAL1、LMO1及LMO2等异常表达。应用新一代测序方法,发现T-ALL中存在许多基因异常。T-ALL 中最常见的基因突变是NOTCH1和FBXW7基因突变,NOTCH1基因编码的蛋白参与调节正常T淋巴细胞的发育,60%的T-ALL患者存在NOTCH1基因突变。FBXW7基因通过调节NOTCH1的表达水平发挥抑癌基因的作用,大约20%的T-ALL患者可检出FBXW7基因突变。

 

有研究表明同时伴有NOTCH1和FBXW7基因突变的患者预后良好。T-ALL中JAK/STAT及RAS/PI3K/AKT信号通路相关的基因突变较常见,如IL7R、JAK1、JAK3、STAT5B、NRAS、KRAS、PTEN等,但预后意义报道不一,尚待进一步明确。其次,T-ALL中常见的基因突变还包括表观修饰基因(PHF6、SUZ12、EZH2、TET2、H3F3A、KDM6A)、转录调节因子(LEF1、WT1、BCL11B、ZEB2)及MRNA成熟和核糖体活性相关基因(CNOT3、RPL5、RPL10)。

 

总体而言,基因芯片及基因组测序技术的快速发展和广泛应用促进了对ALL分子异常的深入了解,对促进ALL发病机制的理解、开发针对性的靶向治疗及促进精准医疗具有重要意义。


作者:陈苏宁;王谦

来源:临床血液学杂志.2017, v.30;No.213(03) 345-349

 

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