兒童急性淋巴細胞白血病復(fù)發(fā)相關(guān)基因突變的研究進展

曾 星綜述，于 潔審校（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院，重慶400013）

兒童急性淋巴細胞白血?。ˋLL）是兒童最常見的惡性腫瘤之一。隨著大劑量聯(lián)合化療方案的不斷改進，對危險因素的認識不斷深入，基于危險因素的分層化療的實施，以及支持治療保障的提高，兒童ALL治療效果得到了顯著提高。發(fā)達國家兒童ALL的5年生存率可達90%以上，但仍有8%～20%患兒復(fù)發(fā)。ALL患兒首次復(fù)發(fā)后即使采取積極的增強化療及異基因造血干細胞移植治療，僅有少數(shù)患兒可以得到長期生存[1]。疾病復(fù)發(fā)已成為制約兒童ALL預(yù)后的關(guān)鍵難題。隨著高通量基因檢測技術(shù)的廣泛應(yīng)用，多種與白血病復(fù)發(fā)相關(guān)的基因變異被相繼發(fā)現(xiàn)，主要涉及淋系分化調(diào)控、表觀遺傳修飾、核酸代謝、細胞周期調(diào)控等多種重要信號途徑，這些基因異常增強了白血病細胞的增殖和抗凋亡能力，對關(guān)鍵化療藥物產(chǎn)生耐藥，進而導(dǎo)致復(fù)發(fā)。本文就近年來發(fā)現(xiàn)的與兒童ALL復(fù)發(fā)相關(guān)的基因進行綜述。

1 與淋系分化調(diào)控相關(guān)基因

1.1 IKZF1基因 IKZF1基因位于7p12，其編碼的蛋白為Ikaros，是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，其可以通過N端的DNA結(jié)合區(qū)域與靶基因的特異序列結(jié)合，從而激活或抑制靶基因的表達，參與早期淋巴細胞分化、成熟[2]。IKZF1基因缺失導(dǎo)致Ikaros單倍體不足或顯性負相亞型（DN型）過度表達，是導(dǎo)致兒童ALL早期復(fù)發(fā)的重要原因之一。IKZF1基因缺失在BCR-ABL陽性的B-ALL患兒中最為常見，且BCR-ABL陽性患兒若合并IKZF1缺失，則表現(xiàn)出對伊馬替尼不敏感，在BCR-ABL陰性ALL患兒中也表現(xiàn)為酪氨酸激酶持續(xù)激活，呈類BCRABL樣特征，對化療反應(yīng)差，難以達到完全緩解，且復(fù)發(fā)風險高[3-4]。在歐洲癌癥研究與治療組織的多中心研究中，對1 223例BCR-ABL陰性兒童進行測序分析，其中179例（14.6%）患兒檢測到IKZF1缺失，且以B-ALL患兒最為常見，臨床特征為年長、白細胞水平高、對化療反應(yīng)差、微小殘留病（MRD）水平高、復(fù)發(fā)風險高，且多與iAMP21、MLL重排、低倍體等已知預(yù)后不良因素明顯相關(guān)，多因素COX回歸分析顯示，IKZF1缺失是兒童ALL的一項獨立預(yù)后因素[5]。在BCR-ABL陽性ALL患兒中，IKZF1基因缺失率超過70%[6-7]，因為BCR-ABL陽性本身即是已知的對預(yù)后不良的重要危險因素。且自20世紀中葉以來，酪氨酸激酶抑制劑（TKIs）的應(yīng)用使得BCR-ABL陽性患兒預(yù)后得到明顯改善。為避免TKIs的應(yīng)用影響IKZF1基因缺失對預(yù)后的判斷，VAN[6]等研究應(yīng)用TIKs治療，結(jié)果顯示，在BCR-ABL陽性ALL患兒中，含有IKZF1基因缺失患兒仍預(yù)后不良，且多在早期復(fù)發(fā)，其是1項獨立的預(yù)后不良因素，可作為分層化療的依據(jù)。

1.2 酪氨酸蛋白激酶-2（JAK2）與細胞因子受體樣因子2（CRLF2）基因

1.2.1 JAK基因 JAK基因是一類非受體酪氨酸激酶家族，包括 JAK1、JAK2、JAK3 和 TYK1，可被細胞因子受體激活，活化的JAK催化受體上的酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化，進而磷酸化激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)導(dǎo)激活因子（STAT），磷酸化后的STAT轉(zhuǎn)運進入細胞核內(nèi)，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)靶基因的表達，即JAK-STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[8]。JAK-STAT信號通路參與多種生理調(diào)節(jié)過程，涉及細胞的生長、分化，造血及免疫功能等，JAK突變導(dǎo)致JAKSTAT信號通路持續(xù)激活，導(dǎo)致造血細胞的過度增殖、分化受抑，是導(dǎo)致白血病發(fā)生、復(fù)發(fā)的主要原因之一[9]。MULLIGHAN等[10]對187例BCR-ABL陰性高危ALL患兒進行JAK基因檢測，發(fā)現(xiàn)約10.7%的患兒存在JAK基因突變，JAK突變陽性患兒4年累積復(fù)發(fā)率為33.3%，高于JAK突變陰性患兒的復(fù)發(fā)率23.2%，提示JAK突變與復(fù)發(fā)相關(guān)。STEEGHS等[11]對461例B-ALL患兒分析發(fā)現(xiàn)，JAK2畸變組預(yù)后較無JAK2畸變組差，16例含有JAK2突變：6例復(fù)發(fā)，9例有MRD監(jiān)測，其中4例在D19/33有較高的MRD水平，且均復(fù)發(fā)；剩余5例中MRD呈低水平，但其中2例在診斷后2.4年內(nèi)復(fù)發(fā)，且這2例在初診時因年齡大于10歲及初診時白細胞數(shù)大于50而歸于高危組。以上研究均提示JAK2突變與復(fù)發(fā)相關(guān)且預(yù)后不良。

1.2.2 CRLF2基因 CRLF2基因與白細胞介素-7受體α形成異二聚體受體，是一種細胞因子受體，與配體TSLP結(jié)合后可激活下游JAK-STAT信號通路[3]。CRLF2基因重排形成P2RY8/CRLF2和IGH/CRLF2，可導(dǎo)致CRLF2蛋白過度表達，與JAK2基因突變共同作用使JAK-STAT信號通路持續(xù)活化，影響細胞增殖、分化，與白血病復(fù)發(fā)及不良預(yù)后相關(guān)[12]。HARVEY等[13]對207例高危B-ALL患兒的基因檢測發(fā)現(xiàn)，29例（14%）患兒CRLF2呈高表達，其中18例為IGH/CRLF2，10例為P2RY8/CRLF2，1例同時含有以上2種CRLF2重排，且CRLF2高表達患兒4年無復(fù)發(fā)生存率（EFS）為35.3%，顯著低于無CRLF2重排的患兒（71.3%），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。多項研究表明，CRLF2改變常與JAK基因突變及IKZF1相伴發(fā)生，三者共同作用導(dǎo)致JAKSTAT通路持續(xù)激活，影響正常淋巴細胞發(fā)育，與ALL復(fù)發(fā)及不良預(yù)后相關(guān)[3，14]。

2 與表觀遺傳學(xué)修飾相關(guān)基因

2.1 CREBBP基因 CREBBP基因編碼的環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白是一種轉(zhuǎn)錄輔激活因子，含有組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）結(jié)構(gòu)域，具有HAT活性。CREBBP基因突變或缺失導(dǎo)致其組蛋白乙酰化能力減弱和靶基因轉(zhuǎn)錄受抑制，從而影響CREBBP對靶基因（即糖皮質(zhì)激素受體反應(yīng)相關(guān)基因）的轉(zhuǎn)錄調(diào)控能力，進而導(dǎo)致激素耐藥、疾病復(fù)發(fā)[15]。CREBBP的純合缺失在小鼠模型中表現(xiàn)為嚴重的發(fā)育異常，CREBBP+/-的小鼠則表現(xiàn)為B細胞發(fā)育缺陷，其血液腫瘤的發(fā)病率也顯著增加，約20%復(fù)發(fā)ALL患兒中可見CREBBP基因的突變或缺失，且以高2倍體復(fù)發(fā)患兒最為常見[16]。INTHAL等[16]對341例ALL患兒進行基因測序分析，71例ALL患兒復(fù)發(fā)，其中13例（18.3%）攜帶CREBBP基因突變，而在緩解患兒中僅0.7%檢出突變，提示CREBBP基因與復(fù)發(fā)相關(guān)。INTHAL等[16]檢測1組含有野生型或CREBBP突變型的T淋巴細胞株對地塞米松和乙?；敢种苿ǚ⒅Z他）的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)大部分細胞對地塞米松耐藥，而對伏立諾他（有效濃度IC50小于1 μm）敏感，可見CREBBP突變削弱了組蛋白乙?；饔茫M而影響糖皮質(zhì)激素受體反應(yīng)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄、表達，導(dǎo)致對糖皮質(zhì)激素耐藥，而去乙?；敢种苿┓⒅Z他對部分激素耐藥的ALL患兒有效，更進一步佐證了該觀點。

2.2 混合譜系白血病基因（MLL） MLL也稱KMT2A，位于11q23，其編碼蛋白質(zhì)是一個由3 969個氨基酸組成的多結(jié)構(gòu)域蛋白，各結(jié)構(gòu)域具有不同功能，其中C端末端的SET結(jié)構(gòu)域是主要的催化結(jié)構(gòu)域，也是大多數(shù)組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶都具有保守催化結(jié)構(gòu)域[17]及組蛋白H3K4甲基化酶功能[18]。大部分MLL易位重排后，其編碼的融合蛋白保留了N端的AT鉤結(jié)構(gòu)域、SNL結(jié)構(gòu)域和RD結(jié)構(gòu)域，而C端的PHD結(jié)構(gòu)域、TA結(jié)構(gòu)域和SET結(jié)構(gòu)域丟失。因此，MLL融合蛋白失去了組蛋白甲基化能力，進而影響其對下游靶基因（HOX基因家族）轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)[18]。有研究表明，MLL重排常見于嬰兒ALL，其預(yù)后極差，5年EFS僅為20%～40%，容易早期復(fù)發(fā)，即使采取高強度化療及移植仍不能改善預(yù)后[19-20]。MLL重排患兒其甲基化程度與復(fù)發(fā)風險呈正相關(guān)，而去甲基化藥物如地西他濱等對有MLL重排的白血病細胞治療有效，提示MLL重排導(dǎo)致組蛋白甲基化異常與ALL患兒復(fù)發(fā)相關(guān)[21]。

2.3 糖皮質(zhì)激素受體基因（NR3C1）與B細胞易位基因1（BTG1） 糖皮質(zhì)激素作為最重要的化療藥物之一，通過與糖皮質(zhì)激素受體GR結(jié)合，形成GR-GC復(fù)合物進入細胞核內(nèi)，與靶基因能結(jié)合有效的介導(dǎo)白血病細胞凋亡，其耐藥與白血病復(fù)發(fā)密切相關(guān)。NR3C1基因編碼糖皮質(zhì)激素受體，該基因缺失使糖皮質(zhì)激素受體表達下降，機體對糖皮質(zhì)激素反應(yīng)降低，進而導(dǎo)致激素耐藥、復(fù)發(fā)。雖有研究報道，NR3C1基因缺失為復(fù)發(fā)特異性基因，但該基因突變多發(fā)生在體外細胞株，在患者標本中很少發(fā)現(xiàn)，提示其不是糖皮質(zhì)激素耐藥的主要機制[22]。有研究表明，10%～14%的復(fù)發(fā)患兒可檢出BTG1和TBL1XR1缺失，且與糖皮質(zhì)激素耐藥相關(guān)[23]。BTG1蛋白是糖皮質(zhì)激素受體的輔激活物，可與精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（PRMT1）形成BTG1/PRMT1復(fù)合體，結(jié)合至糖皮質(zhì)激素受體基因啟動子區(qū)，調(diào)控糖皮質(zhì)激素受體的表達。BTG-1基因突變或缺失導(dǎo)致BTG-1蛋白生成減少，可減少激素受體的表達而導(dǎo)致糖皮質(zhì)激素耐藥，上調(diào)BTG-1基因的表達則可以重建藥物敏感性。因此，BTG1基因突變與激素耐藥相關(guān)，進而導(dǎo)致復(fù)發(fā)[24]。

3 與核酸代謝系相關(guān)基因

3.1 NT5C2基因 MEYER等[25]對10例復(fù)發(fā)B-ALL患兒進行轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)，2例患兒包含有同一基因NT5C2突變，對另外61例復(fù)發(fā)的ALL患兒進行全外顯子測序發(fā)現(xiàn)，5例患兒包含NT5C2突變。在臨床表現(xiàn)上，所有包含NT5C2基因突變的患兒均在早期復(fù)發(fā)（初診后36個月內(nèi)復(fù)發(fā)）。TZONEVA等[26]研究發(fā)現(xiàn)，3%（1/35）的B-ALL復(fù)發(fā)患兒及19%（20/103）的T-ALL復(fù)發(fā)患兒含有NT5C2基因突變，且攜帶有該突變對的患兒對核苷類似物化療耐藥。以上研究均提示，NT5C2基因突變與復(fù)發(fā)相關(guān)。NT5C2基因編碼5'-核苷酸酶（cN-Ⅱ）蛋白，分布于細胞質(zhì)中，參與調(diào)節(jié)和穩(wěn)定核苷酸庫，維持細胞的正常生理功能[27]。cN-Ⅱ能從5'端水解單磷酸核苷酸[次黃嘌呤核苷酸和單磷酸腺苷（AMP）]，同時對單磷酸化核酸如次黃嘌呤、抗腫瘤核苷類似物具有去磷酸化作用，參與核苷類似物在細胞內(nèi)的代謝過程[28]。6-巰嘌呤（6-MP）、6-巰鳥嘌呤等核苷類似物進入細胞內(nèi)必須經(jīng)激酶磷酸化，才能進一步生成活性代謝產(chǎn)物發(fā)揮細胞毒性，但是磷酸化的核苷類似物可能作為cN-Ⅱ的底物被降解，從而降低其活性代謝產(chǎn)物的濃度。NT5C2突變患兒使cN-Ⅱ去磷酸化活性增強，導(dǎo)致6-MP及6-巰鳥嘌呤耐藥，是導(dǎo)致白血病復(fù)發(fā)的重要原因之一[29]。

3.2 磷酸核糖焦磷酸合成酶1（PRPS1）基因 LI等[30]對16對初發(fā)、緩解、復(fù)發(fā)的B-ALL患兒進行全外顯子測序發(fā)現(xiàn)，PRPS1突變?yōu)閺?fù)發(fā)特征性突變，且所有突變患兒均早期復(fù)發(fā)。PRPS1基因編碼磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRS），是嘌呤生物合成中第一個限速酶，可催化三磷酸腺苷和5-磷酸核糖的反應(yīng)，生成AMP和5-磷酸核糖-l-焦磷酸。在正常細胞中，由于反饋抑制作用，PRPS1處于較低水平。在PRPS1突變患兒中，該基因突變使核苷酸對PRPS1活性的負反饋抑制作用減弱，導(dǎo)致嘌呤從頭合成持續(xù)激活，產(chǎn)生次黃嘌呤堆積，從而競爭性抑制6-MP轉(zhuǎn)化為具有細胞毒性的巰鳥嘌呤核苷酸，導(dǎo)致其耐藥[31]。對編碼嘌呤從頭合成特異性酶的基因進行基因敲除，或使用抑制嘌呤從頭合成代謝藥物（如洛美曲索）[32]，均可逆轉(zhuǎn)含有PRPS1基因突變的細胞的巰嘌呤耐藥。

4 與細胞周期相關(guān)基因

細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2A/2B（CDKN2A/B）位于9p21，是屬于細胞周期依賴性酶抑制因子基因家族，CDKN2A編碼2種蛋白質(zhì)：一是細胞周期依賴性激酶抑制蛋白P16（p16INK4a），二為其可變閱讀框基因產(chǎn)物 P14（P14ARF）[32]。CDKN2B 編碼另一個細胞周期蛋白依賴激酶抑制蛋白 P15（p15INK4B）[33]。正常情況下，p15INK4B/p16INK4a與細胞周期蛋白競爭性結(jié)合細胞周期蛋白依賴蛋白激酶（CDK4/6），抑制CDK4/6激酶活性，而使視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白（pRb）無法磷酸化，阻止細胞進入S期及DNA的合成啟動，繼而抑制細胞增殖；同時，高磷酸化的pRb可誘導(dǎo)p15INK4B/p16INK4a表達，進而反饋性抑制Rb蛋白磷酸化。因此，p16、p15在細胞周期調(diào)節(jié)途徑p15INK4B/p16INK4a-CDK4/6-pRb-E2F中起負反饋調(diào)節(jié)作用，二者異常則會引發(fā)細胞增殖失控，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。CDKN2A編碼的另一種蛋白P14ARF可與E3泛素蛋白連接酶（mdm2）結(jié)合，從而減弱mdm2介導(dǎo)的P53降解作用。當CDKN2A突變導(dǎo)致P14AR不能和mdm2結(jié)合引發(fā)mdm2降解P53，從而誘發(fā)腫瘤。CDKN2A基因缺失、突變、甲基化已證明與多種造血系統(tǒng)腫瘤相關(guān)，其中CDKN2A基因缺失最常見[34]。XU等[35]研究發(fā)現(xiàn)，215例成人B-ALL中，CDKN2A缺失率為28.4%，而復(fù)發(fā)患者中其缺失顯著升高，為44.6%（P=0.006），可見CDKN2A基因缺失與ALL復(fù)發(fā)顯著相關(guān)，而CDKN2A/B在兒童白血病中的作用仍存有爭議。MAUDE等[9]對204例納入ALL-REZ BMF2002方案化療的患兒進行測序分析發(fā)現(xiàn)，超過90%的復(fù)發(fā)ALL患兒含有CDKN2A/B基因缺失，復(fù)發(fā)多為早期或極早期復(fù)發(fā)，且二次復(fù)發(fā)的風險較高，但其潛在當量因子和pOS無顯著差異，通過MRD評價其對化療的反應(yīng)來看，CDKN2A/B基因缺失患兒對化療敏感，容易達到二次緩解。因此，即使CDKN2A/B基因缺失與早期復(fù)發(fā)相關(guān)，但其通過化療后容易再次緩解，CDKN2A基因突變與否都與其最終預(yù)后無顯著相關(guān)。

5 小 結(jié)

綜上所述，兒童ALL的復(fù)發(fā)受到多種基因功能缺陷影響，涉及淋系分化調(diào)控、表觀遺傳學(xué)修飾、核酸代謝、細胞周期調(diào)控等多個途徑，各基因之間并非完全獨立，他們相互作用、疊加，其機制異常復(fù)雜，目前尚無統(tǒng)一的認識。對復(fù)發(fā)分子機制的深入認識，有助于研究人員更為精準地進行危險度分層、判斷預(yù)后，并為分子靶向藥物的研發(fā)及應(yīng)用提供依據(jù)。