儿童与青少年急性淋巴细胞白血病基因诊断与治疗的研究进展

郭 鑫，郝立昌，梁 骥

(1.吉林市儿童医院，吉林 吉林 132000；
2.北华大学附属医院骨科，吉林 吉林 132001；
3.桂林医学院检验学院，广西 桂林 541000)

急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)是最常见的儿童与青少年肿瘤性疾病。17岁到20岁之间的生存率明显低于17岁到80岁之间的生存率[1-2]。世界卫生组织依据白血病细胞免疫表型，将其分类为B系和T系。B系称为前体B-ALL，占ALL发病的80%～85%；
T系又称前体T-ALL，占ALL发病的15%～20%。导致发生儿童与青少年人群白血病的因素有遗传、物理化学、病毒感染以及免疫缺陷等。对白血病个体患者而言，常常不能确定其个体的致病原因。但是各种致病原因导致的基因组结构改变，与ALL风险的评估、治疗以及预后密切相关。因此，认识发病初始阶段的基因状况或者复发阶段的基因改变，对于ALL的早期诊断、风险评估以及靶向精准治疗，具有重要意义。

1.1 染色体拷贝数的改变

由于染色体拷贝数的改变导致B-ALL多个遗传亚型的出现：超高二倍体、超二倍体、亚二倍体、低次二倍体等。超高二倍体在儿童ALL患者中约占25%，在青少年的患者中约占5%，且预后良好。亚二倍体包括2个不同的亚型，具有不同的转录谱和遗传改变。低次二倍体患者通常存在编码锌指蛋白lkaros家族一个成员的基因IKZF2(lkaros family of zinc-finger proteins)丢失。近单倍体ALL的特征是ras基因激活和IKZF3基因结构改变，由此原因引起的ALL占儿童发病的2%，此原因导致青少年发病率较低(在1%以下)。次二倍体克隆的加倍(被称为掩体次二倍体)是临床常见的类型[3-6]。

1.2 基因易位

基因易位导致融合基因的生成是ALL第二类亚型的产生方式。例如12号染色体和21号染色体易位发生于短臂13区和长臂22区，表示为t(12;21)(p13;q22)，这种易位的基因融合ETV6-RUNX1占儿童ALL的25%，预后良好[7]。KMT2A基因位于染色体11q23，是编码分子量约为500 kD的核蛋白。ALL中小于1岁的婴儿、青少年以及成人都可见到该基因异常重排，这种基因重排导致的ALL预后较差[8]。在ALL中约5%的儿童因为t(1;19)(q23;p13)易位导致TCF3-PBX1融合基因的形成所致，青少年该型患病的比例比较少，被认为是高危亚型[9]。

相比之下，编码TCF3-HLF的融合基因t(17;19)(q22;p13)定义了一种罕见的ALL亚型，该亚型往往在诊断后2年内的死亡率比较高。BCR-ABL1融合基因的t(9；
22)(q34；
q11)亚型在儿童ALL中不常见，青少年、成人占比例较大。

1.3 新亚型B-ALL

费城样亚型在复发ALL中是比较常见的。这类亚型集重排、拷贝数改变、序列突变、激活酪氨酸激酶或细胞因子受体信号为特征。例如IGH-CRLF2、P2RY8-CRLF2重排、ABL-类融合、非受体酪蛋白激酶(Janus-activated Kinase,JAK)2和EPOR重排以及其他不常见的融合。主要激活JAK-STAT或Ras信号通路[10-11]。费城样ALL儿童发病率达10%～15%，青少年约25%～30%。激酶亚组的基因重排IGH-CRLF2在青少年的发病率中占约50%。ABL级融合在美国国家癌症研究所高风险ALL的儿童中最为普遍。2016年世界卫生组织将费城样ALL纳入B-ALL分类[12]。

另一种亚型涉及到睾丸中线癌家族(NUTM1)。NUTM1是一种只在睾丸中表达的核蛋白，它可在精子发育过程中对染色质压缩起作用。在睾丸中线癌中，NUTM1由于BRD4-NUTM1基因融合导致了一种侵袭性和致命的鳞状细胞癌亚型，也导致约1%的儿童(中位年龄为3岁)患有ALL[13]。

PAX5亚型包括两个次级亚型即PAX5alt和PAX5-P80R，PAX5alt又包括基因重排(p蛋白AX5r)、序列突变(PAX5mut)和焦点基因内扩增(PAX5amp)基因改变。有一项研究发现，44例PAX5-P80R病人在PAX5结构域显示57种突变，该类患者显示Ras、JAK-ATAT和其他激酶信号通路(FLT3和PIK3CA)的高频率突变信号，由此带给我们重要的靶向治疗信息与契机[14]。

基因重排、拷贝数改变(DNA的丢失与扩增)以及序列突变导致的造血转录因子、表观遗传修饰因子、细胞因子受体或者酪氨酸激酶等表达异常，构成了ALL的发病或者复发的机制，也由此开拓了形态学、免疫学、细胞遗传学和分子生物学的诊断方法。这些方法在确定白血病细胞是否携带特定染色体畸变、风险分层中各有特点。

2.1 Southern分子探针的应用

该技术的原理是以DNA片段为模板，应用DNA分子标记的探针对基因中的目标DNA进行杂交，或者偶联酶切位点检测都会获得相应的基因变异的诊断信息。

2.2 转录谱分析

逆转录酶/聚合酶链反应方法首先对目标mRNA进行逆转录生成cDNA，再继续扩增DNA，然后对DNA进行分析并判断目标mRNA是否是融合基因的产物。该方法可以在105～107正常细胞中检测出一个融合基因阳性的肿瘤细胞，因此对于经过骨髓移植或药物治疗后费城样ALL转阴患者的微小残留有极其重要的诊断价值。因为基因的缺失或者易位融合、基因序列的各种突变均可导致转录谱的异常，因此转录谱分析具有广泛的应用范围。

2.3 基因组测序

全基因测序可以在多个层面为ALL患者的临床管理提供基因组数据。测序可以提供其他方法无法确定的亚型；
识别每个亚型驱动基因组病变，实施精准诊断和临床风险分级；
对初始治疗反应不佳或者复发后，测序将提供治疗靶点或者新的治疗策略。费城样ALL的识别和酪氨酸激酶抑制剂(Tyrosine Kinase Inhibitor，TKI)的使用，有效改善了其先前的治疗效果就是例证。通过测序早期发现与治疗失败相关的低水平异常基因克隆，对于提高治疗效果具有重要的临床意义，在这一点上其他方法无法比拟。

3.1 费城样ALL靶向治疗

由于JAK2和EPOR的重排激活了JAK-STAT或者Ras信号通路，为费城样ALL靶向治疗带来了契机。因为JAK是近年来发现的信号传导及转录激活因子，参与肿瘤细胞的增值，所以使用JAK抑制剂鲁索利替尼(ruxolitinib)可以有效靶向治疗，2017年这种方法已经在美国圣犹大儿童研究医院进行实验[15]。

3.2 BCL-ABL1 ALL的靶向治疗

BCL-ABL1 ALL在儿童病例中仅占2%～5%，在青少年中占6%，占成人的25%。在慢性髓系细胞白血病的发病中，95%病人存在t(9；
22)(q34；
q11.2)/BCR-ABL1融合阳性。ABL1是一种酪氨酸激酶，在正常细胞中参与细胞分化和细胞周期调控。BCR-ABL1融合导致酪氨酸激酶组成性激活，使细胞增殖失控。在儿童和成人中，TKIs如达沙替尼、尼洛替尼、伯舒替尼可以显著改善BCR-ABL1患者的生存。目前第三代TKI(Ponatinib，帕纳替尼)已进入第三期临床试验阶段。

3.3 TCF3-HLF ALL的靶向治疗

位于19p13转录因子3(TCF3)和位于17q22位点的肝白血因子(HLF)，由于染色体发生t(17;19)(q22;p13)易位，形成一种罕见的亚型，通常在诊断和治疗2年内复发和死亡。TCF3基因是淋巴细胞发育过程的相关基因，TCF3-HLF融合后在造血干细胞/髓系相关增强子招募HLF，以驱动谱系身份和自我更新。TCF3-HLF还劫持MYC增强子族中的HLF结合位点去激活一个保守的MYC驱动的转化程序，这对于白血病细胞在体内的增殖至关重要。另一方面TCF3-HLF与ERG合作，招募组蛋白乙酰转移酶300(EP300)，这赋予了对EP300抑制的敏感性，显然这一研究结果为靶向治疗提供了依据。现已发现携带TCF3-HLF的原发性白血病细胞对Bcl2抑制剂venetoclax(ABT-199)表现出敏感性，从而为这种致命亚型找到了新的治疗选择[13,16]。

此外，MEF2D的调控失常导致组蛋白去乙酰化酶的过表达，可以使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂进行靶向治疗[16]。PAX5-P80R患者Ras、JAK-STAT和其他激酶信号通路中发现了(FLT3和PIK3CA)高频率的突变信号也显示了靶向治疗的潜力。嵌合抗原受体CAR-T细胞疗法是目前治疗复发难治性ALL的有效方法。近年来，该领域研究发展迅速，尤其在CAR基因结构的改进、细胞治疗过程中不良反应的发生及其对策、新技术的应用等方面有了明显的进展[17-22]。

综合大量儿童期ALL的基因组分析,加深了我们对ALL遗传基础的理解：复发期间的白血病，大多数保留初级染色体易位，然后会附加新的次级遗传改变或小克隆中出现病变的累加，所以及时捕获继发性病变的频谱至关重要。

通过识别新的亚型特异表达途径，可以实现精准风险分层和实施治疗。当然，在ALL病例中仍有一部分不能归类为目前确定的亚型，这些尚未充分定义的基因亚型，可能是目前导致治疗失败和疾病复发的根本原因。故此，这也是研究者未来探索的复杂领域，亟待获得新成果，造福百姓。

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