急性淋巴细胞白血病的分子诊断和危险度分层.docx

1、急性淋巴细胞白血病的分子诊断和危险度分层急性淋巴细胞白血病的分子诊断和危险度分层王谦，陈苏宁，阮长耿（苏州大学附属第一医院血液内科江苏省血液研究所，江苏苏州215006）【摘 要】摘要：多数急性淋巴细胞白血病（ALL）患者可检出染色体易位及分子遗传学异常，部分遗传学异常对指导治疗和判断患者的预后有重要意义。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，ALL中一些新的分子遗传学异常逐渐被揭示。该文针对ALL的分子诊断和危险度分层进展做一概述。【期刊名称】临床检验杂志【年(卷),期】2019(037)011【总页数】5【关键词】急性淋巴细胞白血病；分子遗传学；危险度

2、分层；测序急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）是淋巴前体细胞异常增生引起的恶性克隆性肿瘤，常见于儿童，占儿童急性白血病的75%80%。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致病机制的深入研究及通过危险度分层诊断治疗，儿童ALL患者的临床疗效显著提高，其5年总生存率超过90%1，而成人ALL患者对化疗不敏感，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ALL患儿检测到融合基因2，部分遗传学的改变对于指导ALL治疗和判断患者预后有着重要意义。一些特殊的分子遗传学异常在2008年WHO造血与淋巴组

3、织肿瘤分类中已被列为特殊亚型，2016年WHO修订版中B淋巴母细胞白血病淋巴瘤增加了伴有重现性异常的2种类型：ALL伴21号染色体内部扩增和ALL伴累及酪氨酸激酶以及细胞因子受体的易位（BCR-ABL1样ALL）。早期前体T细胞ALL是T淋巴母细胞白血病淋巴瘤新增的一个亚型，在免疫分型和基因水平上保留一些髓系和干细胞的特征3。随着全基因组测序及全外显子测序等高通量分子生物学技术的广泛应用，ALL中一些新的分子遗传学异常逐渐被揭示，不但丰富了我们对ALL发病机制的认识，同时也对预后判断提供了依据，为发展新的靶向治疗提供了契机。1 急性B淋巴细胞白血病（B-ALL）B-ALL患者伴有多种特异性染色

4、体易位，对于患者的预后判断有着重要意义。2019年美国国立综合癌症网络（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）临床实践指南提出B-ALL预后良好组包括超二倍体（5165 条染色体）和 t（12；21）（p13；q22）ETV6-RUNX1，预后不良组包括亚二倍体（44条染色体）、KMT2A 基因重排、t（v；14q32）IgH、t（9；22）（q34；q11.2）BCR-ABL1、复杂核型（5 条染色体异常）、21号染色体内部扩增和BCR-ABL1样ALL。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

5、检测到。近年来随着分子遗传学技术的发展，有多种分子水平异常如CDKN2AB缺失、IKZF1缺失及PAX5基因异常等相继被发现，约71%的儿童B-ALL患者伴有B细胞发育相关基因至少一种拷贝数变异4，在38%的婴儿 B-ALL患者中，尤其是伴 t（4；11）KMT2A-AFF1 的患者，可检测到 KRAS或NRAS基因突变5，这些新的发现也加深了我们对B-ALL发病机制的理解。1.1 21 号染色体内部扩增（iAMP21） iAMP21 是B-ALL中一种新的再现性染色体异常，占儿童ALL的2%6。用荧光原位杂交（FISH）技术发现21号染色体长臂出现了3个以上的RUNX1信号，微阵列比较基因组

6、杂交技术（array-CGH）提示扩增区域约为5.1 Mb，常伴有21号染色体亚端粒区域的缺失7。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、-77q-、ETV6基因缺失、RB1基因缺失及RAS通路的基因突变8-9。该类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911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水平6-8。1.2 BCR-ABL1样 ALL BCR-ABL1样 ALL是近年来新分类的一组BCR-ABL1阴性的ALL高危亚型，但与BCR-ABL1阳性ALL的基因表达谱相似，并涉及一系列细胞因子受体、激

7、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B-ALL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%10-11。BCR-ABL1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（MRD）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12-13。约50%的BCR-ABL1样ALL患者可检出CRLF2基因重排或突变。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

8、有P2RY8-CRLF2易位的患者多伴随JAKSTAT、RTKRAS 信号通路激活突变及 IKZF1基因异常14，IGH-CRLF2易位多见于成人BCR-ABL1样ALL患者，与JAK2基因突变有明显相关性15。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16-17。文献报道约68%的BCR-ABL1样ALL患者检测到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BCR-ABL1样ALL患者中IKZF1缺失不影响总生存率18-19。1.3 PAX5基因异常 PAX5基因位于9p13，属于PAX基因家族，编码一种在正常B淋巴

9、细胞的生长分化过程中起重要作用的B细胞特异性激活蛋白。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%20-21。累及 PAX5基因的融合基因包括 PAX5-ENL、PAX5-EVI3、PAX5-PML、PAX5-ETV6和PAX5-FOXP1等，这些易位导致PAX5基因异常表达，形成的融合蛋白能够阻滞细胞分化并促进细胞增殖，在B-ALL的发生发展中发挥重要作用22。约33%的BCR-ABL1阳性的 ALL患者可检测到PAX5基因缺失，但与总生存率、无病生存率没有

10、明显相关性23-24。在儿童B-ALL患者中，尽管PAX5拷贝数变异与IKZF1缺失及CDKN2AB缺失有明显相关性，但伴有或不伴有PAX5拷贝数变异的患者累积复发率与无事件生存率均无明显差异4，以上均提示PAX5基因异常可能不影响疾病的预后。1.4 IKZF1基因缺失 IKZF1基因位于7p12，编码转录因子Ikaros锌指DNA结合蛋白，约20%儿童B-ALL患者可检测到IKZF1基因缺失，集中发生在BCR-ABL1阳性和BCR-ABL1样ALL患者中，发生率分别为65%和44%4。此外，部分BCR-ABL1阴性的B-ALL和慢性髓细胞白血病急淋变患者也可检出IKZF1基因缺失。伴有IKZ

11、F1基因缺失的患者复发率增高、对化疗不敏感，预后差。Dana-Farber癌症研究所提出了Ph阴性儿童和青少年B-ALL的一个新的危险度分层系统，将MRD高水平（10-3）及不良遗传学异常（KMT2A重排或亚二倍体）定义为极高危组，并认为尽管在MRD低水平时，IKZF1缺失仍是一个不良预后的独立预后因素25。1.5 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。MEF2D基因重排多发生于B-ALL，分别占儿童和青少年B-ALL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

12、2.7%和1.8%26。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，预后较差，可联合靶向药物治疗以提高疗效。1.6 ZNF384基因重排 ZNF384基因编码的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。累及ZNF384的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%17，26-27。常见

13、的对手基因包括 EP300、CREBBP、ARID1B、SYNRG、EWSR1、SMARCA2、TAF15 及 TCF3 等。约6%BCR-ABL1阴性的B-ALL患者可检测到EP300-ZNF384融合基因，有独特的基因表达谱特征，该融合蛋白通过增强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28-29。伴有ZNF384基因重排的B-ALL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2。1.7 DUX4基因重排 DUX4基因编码一种双同源盒转录因子，该基因重排常见于4

14、%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30-31。DUX4基因重排与ERG基因缺失有明显相关性，DUX4过表达功能失调导致ERG失活，两者有相似的基因表达谱32。有研究报道在小鼠移植模型中前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30。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30-31，33。2 急性T淋巴细胞白血病（T-ALL）T-ALL分别占儿童和成人ALL患者的15%和

15、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。随着FISH、array-CGH等分子遗传学技术的应用，大部分T-ALL患者可检出染色体易位、缺失、基因缺失和基因扩增等遗传学异常，对指导该类患者的诊断、治疗和预后判断有重要意义。2.1 早期前体 T 细胞 ALL（ETP-ALL） ETP-ALL是2016年WHO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%34-35。免疫表型不表达 T细胞抗原 CD1a、CD8，弱表达或不表达CD5，而异常表达髓系和干细胞抗原34。临床上对化疗不敏感，预后差，易复发。有文献报道，虽然ETP-

16、ALL与典型T-ALL相比，有较低的总生存率及较高的复发率，但差异无统计学意义35。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 等）、淋巴系统发育相关基因（GATA3、RUNX1、IKZF1、ETV6等）以及表观遗传修饰基因（EZH2、SUZ12、SETD2等），但在典型T-ALL中常见的NOTCH1基因突变发生率低36。该类疾病基因突变谱及表达谱与髓系白血病相似，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。ETP-ALL中检测到 JAK-STAT信号通路活化

17、及PRC2基因异常，提示用JAK激酶抑制剂或染色质修饰药物可能对临床治疗有帮助37-38。此外，约63%的ETP-ALL患者伴有CD33表达，体外研究证实用抗CD33药物靶向治疗可抑制白血病细胞的生长、促进细胞凋亡39。因此，有必要探索ETP-ALL患者抗CD33靶向治疗的临床疗效。2.2 T-ALL中其他分子遗传学异常 约35%的T-ALL患者可检出累及TCR的染色体易位，这些易位均累及位于 14q11的 TCRAD、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、

18、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40。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41。用新一代靶向测序方法，发现T-ALL患者中存在许多基因异常，最常见的基因突变是NOTCH1和FBXW7基因突变，发生率分别为6

19、0%及20%。NOTCH1基因编码的蛋白质参与调节正常T淋巴细胞的发育，FBXW7基因通过调节NOTCH1的表达水平发挥抑癌基因的作用，同时伴有2种基因突变的患者预后良好42。T-ALL中累及JAKSTAT及RASPI3KAKT信号通路相关的基因突变较常见，如 IL7R、JAK1、JAK3、STAT5B、NRAS、KRAS、PTEN等，伴有PTEN基因突变的儿童T-ALL患者累积复发率高于PTEN野生型患者，PTEN在T-ALL中通常通过不同的机制失活，可能与化疗和靶向治疗耐药以及预后不良有关43-44。其余预后意义报道不一，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（

20、PHF6、SUZ12、EZH2、TET2 等）、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）17，40，45。近年来，多项研究组通过用全外显子测序及全基因组测序等高通量测序技术，已揭示在ALL患者发生及复发过程中起关键作用的突变基因，并分析了ALL克隆演化的规律，有助于理解疾病的发病机制，从而改善临床疗效。单核苷酸多态性阵列分析在ALL的常规遗传诊断中得到越来越多的应用，可以发现附加拷贝数变异，改善了B-ALL和T-ALL的细胞遗传学特征，并为ALL患者的危险度分层提供了重要信息46。总体而言，随着 Therm

21、oFisher Ion S5、Illumina NextSeq 550等新一代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，进一步明确了一些意义未明的分子遗传学异常的预后意义及危险度分层，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。3 参考文献1Hunger SP，Lu X，Devidas M，et al.Improved survival for children and adolescents with acute lymphoblastic leukemia between 1990 and 2005：a report from the c

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