【ASH2014】Ph样ALL的分子遗传学进展

【ASH2014】Ph样ALL的分子遗传学进展急性淋巴细胞白血病（ALL）是儿童最常见的恶性肿瘤之一，目前通过疾病危险度分层诊断和治疗已经使儿童ALL的5年无病生存率和总生存率显著提高。但仍有20%的患者疗效不佳，易复发。随着基因组研究的进展，在ALL中发现了很多具有预后意义的重现性遗传学异常，如BCR-ABL1、TEL-AML1、MLL易位相关融合基因、iAMP21等。Ph样ALL的概念最早在2009年分别由两个研究组提出，它是一组根据基因表达谱聚类的ALL亚群。其基因表达模式与BCR-ABL1阳性的ALL相似，临床预后也相似，为一组高危疾病，故被称为Ph样ALL。现已逐渐认识到Ph样ALL虽然基因组水平的异常具有显著的异质性，但共同特征主要为细胞因子受体和激酶信号通路活化相关的分子异常（表1），同时常伴有淋系发育相关转录因子的异常。Ph样ALL的总体发生率呈现一个钟形曲线。约占儿童ALL的1013%，青少年ALL中为215，年轻成年人ALL中为27%。而在中年人和老年人ALL中，Ph样ALL发生率又随年龄的增加而逐步下降。1、JAK激酶通路基因异常JAK激酶（januskinase)为细胞内非受体型酪氨酸激酶家族，其成员有JAK1、JAK2、JAK3和TYK2。JAK激酶介导细胞因子及其受体（CRLF2等）产生的信号，通过活化JAK-STAT信号通路，调控细胞增殖。JAK激酶通路异常活化是Ph样ALL中常见的遗传学异常，是肿瘤细胞增殖失调控的重要原因。1.1CRLF2基因异常CRLF2(cytokinereceptorlikefactor2)基因位于染色体Xp22.3/Yp11.3，编码胸腺基质淋巴细胞生成素受体(thymicstromallymphopoietinreceptor，TSLPR)。在配体TSLP存在的情况下，TSLPR和IL-7Ra形成异源二聚化的受体复合物并活化，启动下游的JAK-STAT信号通路，参与调控细胞的发育和增殖。约50%的Ph样ALL患者携带IGH@-CRLF2或P2RY8-CRLF2易位。但CRLF2易位并非Ph样ALL所特有，在B-ALL中的总体发生率可达7%，还见于超过50%的唐氏综合征ALL(DS-ALL)患者。易位结果均导致CRLF2高表达，并无融合蛋白形成，是促进JAK-STAT通路异常活化的原因之一。约17.5%的标危和高危儿童ALL患者CRLF2高表达，其中仅半数可检测到上述两种CRLF2易位，因此易位也并非是导致CRLF2高表达的唯一因素，在部分ALL患者中还可因其他未知因素导致CRLF2高表达。除易位外，CRLF2F232C点突变（苯丙氨酸突变为可介导二聚体形成的半胱氨酸）可导致非配体依赖性的同源二聚体形成，进而促使下游信号通路异常活化。1.2JAK基因异常约50%伴CRLF2易位的Ph样ALL患者中可检测到JAK基因突变，而B-ALL中的JAK基因突变也主要见于该组患者，以JAK2R683突变最多见。这提示CRLF2易位和JAK基因突变在活化JAK-STAT通路中起着协同作用，可能多个因素的并存是必须的。JAK基因易位可见于约7.4%的Ph样ALL，尤以JAK2易位多见。易位通常保留了JAK基因的激酶结构域，并有融合蛋白形成。但是JAK2的伙伴基因多样(表1)，这些易位通过激活JAK-STAT信号通路，导致细胞持续增殖。1.3其他JAK激酶通路基因异常CRLF2易位但不伴JAK基因突变的Ph样ALL患者中，常能检测到其他JAK-STAT通路基因（TSLP、CRLF2、IL-7Ra、TYK2、SH2B3等）的突变，偶有FLT3等其他激酶基因突变。这进一步说明了仅有CRLF2易位或过表达并不足以导致Ph样ALL，还需要其他因素协同作用。而在部分不伴CRLF2和JAK易位的Ph样ALL患者中，仅携带IL-7Ra、FLT3、JAK1、JAK3突变和SH2B3缺失等JAK-STAT通路基因的异常，也能导致该通路的异常激活。红细胞生成素受体(erythropoietinreceptor,EPOR)基因易位见于约3.9%的Ph样ALL，其伙伴基因主要是IGH或IGK[14]正常情况下，EPOR与其配体结合，活化并传递信号给JAK激酶，启动JAK-STAT信号通路。而易位产生截短型的EPOR，保留了使JAK-STAT活化所必需的磷酸化位点，但丢失了与EPOR负性调节相关的结构域，因此呈现出持续的JAK-STAT活化效应。2、ABL同源激酶基因异常ABL激酶是一种核内酪氨酸激酶家族，成员包括ABL1和ABL2。在基因进化上和其同源性较强，且激酶区结构相近的激酶蛋白还有PDGFRA、PDGFRB、KIT、CSF1R等。BCR-ABL1是白血病中最常见的融合基因，在慢性粒细胞性白血病（CML)和Ph阳性ALL中的作用已被深入研究。其他少见的ABL1融合基因，以及PDGFRA、PDGFRB等融合基因也可见于慢性白血病或B-ALL，但由于它们的伙伴基因多样，单个融合基因阳性率低，为系统研究带来了困难。约12.6%的Ph样ALL患者具有ABL及其同源激酶基因（ABL1/2、PDGFRB、CSF1R等)的异常，主要为易位形成融合基因，伙伴基因众多且不确定。这些易位通常保留了激酶结构域，功能与BCR-ABL1融合蛋白相似，酪氨酸激酶被异常活化，赋予细胞持续增殖的活性。EBF1-PDGFRB是Ph样ALL中报道较多的融合基因，研究显示其在无重现性染色体异常的儿童B-ALL中的发生率约3%。此融合基因由染色体5q33微缺失所导致，因染色体核型分析不能鉴定而常被忽视。由于EBF1是淋系分化所必需的转录因子，所以EBF1-PDGFRB融合蛋白可同时发挥两个方面的异常作用：使肿瘤细胞分化停滞于淋系B前体细胞阶段（EBF1功能缺陷所致）和持续增殖（TOGFRB激酶活性失调控所致）。在本届ASH会议上，Schwab等报道了对14例EBF1-TOGFRB阳性Ph样ALL患者的研究结果，发现该组患者的微小残留病（MRD）水平和复发率均较高，但釆用强化化疗可提高持续缓解率，联合酪氨酸激酶抑制剂（TKI）治疗可能会使该组患者获益。Ph样ALL中已报道的ABL1、ABL2融合基因以TEL-ABL1较为多见，但也有众多的其他伙伴基因(表1)。其他少见的易位还有ATF7IP-PDGFRB、SSBP2-CSF1R等。3、其他激酶基因异常除上述JAK和ABL同源激酶相关的基因异常外，在少部分Ph样ALL患者中发现有其他激酶基因异常。已报道的有NTRK3、PTK2B等，以及RAS信号通路的基因突变，包括NRAS、KRAS、PTPN11和NF1。RAS信号通路作用广泛，参与多种细胞因子活化的信号转导。RAS突变见于多种血液及非血液系统肿瘤，参与Ph样ALL的发生时可能还需要其他特定类型基因突变的协同作用。4、淋系发育相关转录因子基因异常约60%的B-ALL患者可检测到B系发育相关转录因子(transcriptionfactors，TO基因的异常，常见的有IKZF1、PAX5、EBF1、TCF3等。IKZF1基因缺失型突变在B-ALL中总体发生率约20%，但在Ph样ALL中可达68%。IKZF1突变在总体B-ALL或Ph样ALL患者中都是预后更差的指标。IKZF1基因编码淋系发育所必需的转录因子IKAROS。突变型的IKAROS蛋白不仅自身功能受损，还可以显性负的方式影响正常IKAROS蛋白的功能，从而使肿瘤细胞分化受阻于淋系前体细胞阶段。约80%的CML患者在急淋变时出现IKZF1突变，是CML急变的重要促进因素。也可能有部分Ph样ALL患者曾有以激酶活性显著增加为特征的慢性病史，而在继发的IKZF1等TF基因突变的协同作用下转变为Ph样ALL。PAX5和EBF1基因也是B细胞发育早期所需的TF，在Ph样ALL中主要与激酶基因易位形成融合基因。已报道的有PAX5-JAK2、EBF1-JAK2、EBF1-PDGFRB等。如前面所述，这些融合蛋白同时具有使细胞分化阻滞和促进增殖的双重作用。5、Ph样ALL的治疗Ph样ALL患者用常规方案治疗预后差，因大多数患者有ABL或其同源激酶或JAK激酶通路的异常活化，应用ABL或JAK激酶抑制剂可帮助改善疗效。参与融合的激酶基因种类的不同，使携带不同融合基因的Ph样ALL肿瘤细胞分别对不同的TKI有效（表1）：伊马替尼对ABL1、ABL2、PDGFRB、CSF1R易位有效，JAK抑制剂鲁索替尼对JAK2易位有效，克唑替尼则对ETV6-NTRK3易位有效。一项对12例伴有激酶基因易位的Ph样ALL患者的TKI治疗研究中，有11例获得了快速而持久的治疗反应。对伴EBFl-PDGRFB易位常规化疗效果不佳的患者，联合TKI治疗后也明显改善疗效。甚至单用TKI治疗ATF7IP-PDGFRB易位的Ph样ALL,也取得了一定的疗效。更多新药的应用也在不断探索中，在本届ASH会议上Shi等报告通过联合使用第二代JAK-TKI和第二代哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制剂，可降低伴JAK突变和CRLF2易位的Ph样ALL细胞的活性，并诱导其凋亡。6、Ph样ALL的诊断Ph样ALL代表了一组高危患者，约占B-ALL的20%，大部分患者可获益于ABL-TKI、JAK-TKI等靶向治疗药物。若不能有效鉴别，这类患者常被划分到中危组，用常规方案化疗，从而贻误治疗。因此Ph样ALL的早期诊断至关重要。由于Ph样ALL主要是根据基因表达谱聚类的一组疾病，所涉及的基因众多，且基因组水平的异常众多，且基因水平的异常复杂多样。理论上需要结合基因表达谱分析、转录组测序、外显子组测序等多种技术才能比较准确和全面的鉴定Ph样ALL其其基因异常。但目前这些技术的临床应用还存在一些限制，为全面检测和应用带来困难。目前临床应用比较可行的是结合荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridization，FISH)、染色体核型分析和靶向基因测序，检测Ph样ALL中常见的基因易位和突变。我们所在医院已针对Ph样ALL开展了比较系统的FISH和基因突变检测项目，包括用FISH分离探针检测CRLF2、ABL1、PDGFRB易位，用靶向基因测序检测JAK1/2/3、CRLF2、IL-7R突变，以及用基因分型检测IKZF1内部缺失。这些检测的应用可帮助临床进行更精确的危险度分层，使患者获益有效的靶治疗药物。7、展望Ph样ALL的研究为近20%的B-ALL患者带来了改善疗效的希望，对其分子生物学特征的逐步深入认识，使可以应用的靶向治疗药物也越来越多。相信随着研究的进展、检测技术的逐渐普及以及更多靶向治疗药物的临床应用，这部分患者将会很快得到更好的诊断和治疗。