RUNX1突變在髓系腫瘤中的研究進展

吳越 ，王博 ，林圣云 *

（1.浙江中醫藥大學，浙江 杭州 310053；2.浙江中醫藥大學附屬第一醫院，浙江 杭州 310006）

髓系腫瘤是髓系譜系的克隆性造血疾病，以一系或多系造血細胞增殖為特征，包括骨髓增殖性腫瘤（myeloproliferative neoplasms，MPNs）、骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndromes，MDS）及急性髓系白血病（acute myelogenous leukemia，AML）等。髓系腫瘤的病因和發病機制尚未完全清晰。近年來研究發現，大多數髓系腫瘤患者中存在RUNX1（Runt-related transcription factor 1）突變，探明其臨床意義有助于更精準地進行預后評估及療效預測。

RUNX家族是一類具有高度保守序列的轉錄因子家族，主要包括RUNX1、RUNX2、RUNX3三個成員[1]，具有較高的結構相似性，編碼異二聚體轉錄因子的α亞基，參與控制發育過程中的增殖和分化[2]。RUNX1最早于1991年由Miyoshi等[1]在AML患者的白血病細胞中克隆得到，并將其命名為AML1。RUNX1參與正常造血細胞的形成和干細胞的增殖，影響細胞譜系的分化，是造血過程中關鍵的調節因子。RUNX1不僅與血液系統腫瘤相關，還被發現存在于諸多實體腫瘤中，調控腫瘤相關基因及腫瘤細胞生長、存活和分化[1]。近年來研究發現，RUNX1也參與胚胎發育、腫瘤發生、免疫反應，特別是炎癥反應[3]。RUNX2與骨骼發育和T細胞發育有關，缺失可導致小鼠成骨細胞分化和骨化障礙，出生不久即死亡[2]。RUNX3缺陷的小鼠由于背根神經節發育缺陷而導致共濟失調[2]。

1 RUNX1的分子結構

RUNX1基因位于染色體21q22，包含12個外顯子，全長超過260Kb，編碼異二聚體轉錄因子的α亞基。該亞基為核蛋白，具有三大功能結構域，包括 Runt同源結構域（the runt homology domain，RHD）、 反式激活結構域（transactivation domain，TAD）、轉錄抑制結構域（repression domain，RD）[4]。RHD位于RUNX1蛋白的N端，由外顯子2、3、4編碼[3]，128個氨基酸組成，具有高度保守性；它可以識別和結合特定的DNA序列，介導RUNX1與DNA結合；還可以與核心結合因子β（core binding factorβ，CBFβ）異二聚，CBFβ 本身不直接與 DNA結合，不具有轉錄活性，但增加了RUNX1蛋白與DNA結合親和力和復合物穩定性[2]。TAD靠近C端，由外顯子6編碼[3]，通過與轉錄共激活因子結合上調靶基因轉錄[4]。RD由外顯子7、8編碼，分3個不同區域，其中RD1位于RHD的C端，可通過招募SIN3A和EAR-2等共抑制因子來發揮抑制作用；RD2位于TAD的C端，通過與組蛋白甲基轉移酶SUV39H1結合在轉錄抑制和基因沉默中發揮作用，還能與招募組蛋白去乙酰化酶的SIN3A結合，阻止染色質解螺旋，下調轉錄功能[4]；位于RUNX1蛋白C端的RD3含有VWRPY基序，抑制靶基因的轉錄[3]。由于mRNA剪接不同，2個不同的啟動子產生3個RUNX1異構體，包括由近端P2啟動子驅動轉錄的RUNX1a和RUNX1b，以及遠端P1啟動子驅動轉錄的RUNX1c，均含有RHD結構。RUNX1a缺少C端，但N末端與RUNX1b相同。由全長轉錄本產生的RUNX1b和RUNX1c唯一的區別是N端氨基酸序列不同[2，4]，RUNX1b獨特的N端與蛋白質穩定性有關，RUNX1c的N端序列對某些基因具有較高的結合能力[5]。RUNX1b和RUNX1c均含有RHD和TAD區域，功能大致相似，而RUNX1a是 RUNX1b、RUNX1c 的抑制劑[2，4]。

2 RUNX1突變特點

RUNX1突變大部分位于RHD和TAD區域，主要為顯性失活和功能缺失型突變[6]。作為轉錄因子，RUNX1可直接或間接調控信號轉導通路，如轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信號通路、Wnt信號通路和骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信號通路等[1]。 RUNX1 突變在AML中與Wnt抑制基因SFRP2的啟動子甲基化密切相關，導致Wnt信號異常激活。RUNX1功能喪失型突變可能部分通過抑制P53信號和凋亡導致血液系統惡性腫瘤中的腫瘤起始細胞出現。在造血細胞的細胞周期中，RUNX1水平在G1-S期升高，在G2/M轉變過程中降低，RUNX1突變可能導致增殖增強，有絲分裂檢查點減弱和細胞周期阻滯[7]。RUNX1發生體細胞突變后編碼的蛋白異常延長且無轉錄激活結構域[8]。在MDS中，RUNX1突變經常伴隨 ASXL1、DNMT3A、STAG2、U2AF1 突變[6]。蔡曉輝等[9]發現，RUNX1突變的MDS患者最常見的共存基因為TET2，獲得性的二次基因事件可能會協同RUNX1突變促進疾病進展。Sood等[10]提出，存在RUNX1突變的MDS患者白血病轉化可能與激活RTK-RAS通路發生突變，繼發性細胞遺傳學改變以及FLT3、MLL、JAK2的協同突變有關。在AML中，RUNX1突變經常伴隨FLT3-ITD、FLT3-TKD、MLL-PTD突變[10]。另外，在RUNX1突變的AML病例中還觀察到其他AML驅動基因如ASXL1、IDH1、IDH2、NRAS、WT1的突變，但與 NPM1突變呈負相關[10]。由此得出，RUNX1突變與髓系腫瘤的發生密切相關。

3 RUNX1突變與骨髓增殖性腫瘤

MPNs是一組起源于造血干細胞、以分化相對成熟的一系或多系骨髓細胞克隆性增殖所致的髓系腫瘤性疾病。典型的MPNs可分為慢性髓系白血病（chronic myelocytic leukemia，CML）、真性紅細胞增多癥（polycythemia vera，PV）、原發性血小板增多癥（essential thrombocythemia，ET）、原發性骨髓纖維化（primary myelofibrosis，PMF）。 Wang 等[11]發現真性紅細胞增多癥、原發性血小板增多癥、原發性骨髓纖維化患者RUNX1 mRNA表達升高，并介導調節紅細胞生成的NF-E2過表達，紅系前體細胞RUNX1蛋白水平也升高，表示RUNX1在MPNs發病中具有重要作用。RUNX1突變可能還與促進MPNs的白血病轉化有關。Ding等[12]在18例進展為白血病的MPNs患者中發現，5例在白血病轉化中檢測到RUNX1突變，但在慢性期（chronic-phase，CP）未檢測到。通過將AML D171N突變體導入MPNs慢性期患者的CD34+細胞中，D171N轉導導致未成熟髓系細胞增殖，自我更新能力增強，原始祖細胞增殖。通過對122例處于加速期（accelerated-phase，AP）和急變期（blast-phase，BP）的 MPNs患者進行回顧性研究，發現RUNX1突變率為20%，且與較短的總生存期（overall survival，OS）有關[13]。 也有研究發現，RUNX1、TP53、IDH1、IDH2 和SETBP1突變頻率在AP/BP明顯高于CP MPNs。在MPNs中，RUNX1也有一定的突變特點，大多數突變在RHD中被檢測到[14]，而伴隨RUNX1突變，額外染色體易位如 1q、3q、5q、6p、7p、19q 和 22q 和突變如 ASXL1、NRAS、FLT3、TP53、TET2、CBL 等都被檢測到[7]。

4 RUNX1突變與骨髓增生異常綜合征

MDS是一組起源于造血干細胞，以骨髓的一系或多系病態造血、外周血細胞減少、高風險向急性髓系白血病轉化為特征的異質性髓系腫瘤性疾病。RUNX1是MDS最常見的突變基因之一，約占10%[10]。RUNX1突變在MDS中提示預后不良。蔡曉輝等[9]通過對170例MDS患者的研究發現，RUNX1突變率為13.5%，且RUNX1突變組較野生型組具有更高的外周白細胞水平和骨髓原始細胞比例、較低的外周血小板水平，以及更高的白血病轉化率。Chen等[15]研究了132例原發MDS患者，其中16例在診斷時具有RUNX1突變，另有2例分別在白血病轉化34個月和診斷為MDS 35個月后獲得；RUNX1突變組較野生型組具有更高的中性粒細胞計數、較低的血小板計數和較短的OS，且與-7/7q密切相關；包含難治性貧血（refractory anemia，RA）和環形鐵幼粒細胞性難治性貧血（RA with ring sideroblst，RAS）的低風險亞型MDS患者RUNX1突變發生率低于包含難治性貧血伴原始細胞增多（RA with an excess of blast，RAEB）、難治性貧血伴原始細胞增多轉變型（RAEB in transformation，RAEB-t）、慢性粒單核細胞白血病（chronic myelomonocytic leukemia，CMML）的高風險亞型MDS患者。在CMML中，對81例患者進行研究，在30例中檢測到32個RUNX1突變，其中23個突變體位于N端，9個位于C端，該突變患者進展為AML風險較高，且大多數RUNX1突變位于RHD區域，但C端RUNX1突變可能與更頻繁快速的AML轉化有關[16]。

5 RUNX1與急性髓系白血病

AML是一類造血干細胞出現異常使骨髓髓系細胞分化受阻、原始或幼稚髓系細胞克隆性增生、正常造血受抑的克隆性疾病。在2017年歐洲白血病網分型標準中，伴有單獨RUNX1突變的AML患者被分為高危組。RUNX1突變在AML中的發生率約為5.6%～17.9%，兒童患者中約占3%，由MDS轉化而來的AML中約占27.7%[7]。除了與男性、年齡較大、FAB M0型發生率最高有關外[17-19]，RUNX1基因在AML中還具有一定的突變特點。Gaidzik等[17]通過研究2439例新診斷的AML患者發現，RUNX1突變在中風險細胞遺傳學組中顯著富集，且與-7/7q和+13相關；突變多發生在外周血小板計數較高、乳酸脫氫酶水平較低的患者中。但也有研究通過分析93例正常核型AML（cytogenetically normal acute myeloid leukemia， CN-AML）發現，RUNX1突變患者具有較高乳酸脫氫酶水平和較低白細胞計數[19]。Tang等[18]發現，RUNX1突變與HLA-DR、CD34 呈正相關， 與 CD33、CD15、CD19、CD56呈負相關，而楊艷麗等[20]研究表明，RUNX1突變組較野生型組更易表達CD36、CD7，而不易表達CD64、CD117。預后方面，RUNX1突變是影響總體生存的一個不良因素，Tang等[18]的研究中顯示，RUNX1突變組中位OS為10.5月，RUNX1野生型組中位OS為30.5月，突變患者對化療反應低，完全緩解（complete response，CR）也較低。RUNX1 突變與化療耐藥有關，異基因造血干細胞移植對其無復發生存時間有良好的影響，RUNX1突變被認為是AML患者異基因造血干細胞移植的預后良好的因素[20]。

綜上所述，RUNX1突變在髓系腫瘤的發生、發展及預后中發揮重要作用，在MDS、AML中與化療耐藥和預后不良有關[21]，更早地檢測RUNX1突變在臨床預后評估及臨床干預治療上具有關鍵意義。臨床研究需要進一步探索RUNX1基因突變的機制，提高RUNX1基因檢測技術，了解下一代靶向治療及研發相關靶向藥物。