兒童白血病分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展及其臨床意義

1、    兒童白血病分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展及其臨床意義        分子遺傳學(xué)分析技術(shù)的不斷發(fā)展及在兒童白血病臨床方面的應(yīng)用，對(duì)了解分子改變?cè)趦和籽“l(fā)病機(jī)制中的作用和改進(jìn)治療有其重要意義，也是兒童白血病MICM分型的理論根據(jù)。我們對(duì)近年來在此領(lǐng)域的研究進(jìn)展綜述如下。一、急性淋巴細(xì)胞白血病已知非隨機(jī)基因重排在兒童急性淋巴細(xì)胞白血病（ALL）中的發(fā)生率約為50 %（表1），隨機(jī)基因重排率約為25 %，尚未確定的染色體易位率約為25 %。白血病相關(guān)染色體易位將引起蛋白激酶類和（或）

2、轉(zhuǎn)錄因子類（主要是后者）癌基因的活化。下面對(duì)兒童ALL最常見的分子改變及其臨床意義分述如下。表1兒童ALL常見非隨機(jī)染色體易位及其分子改變?nèi)旧w易位分子改變發(fā)生率（%）pre-B ALL40t(12;21)(p13;q22)TEL-AML1基因融合2025 t(1;19)(q23;p13.3)E2A-PBX1基因融合6t(9;22)(q34;q11)BCR-ABL基因融合4t(4;11)(q21;q23)MLL-AF4基因融合4其它涉及11q23 的易位其它MLL基因融合1t(17;19)(q22;p13.3)E2A-HLF基因融合<1 t(5;14)(q31;q32)IL3-IGH基因

3、融合<1B細(xì)胞ALL2t(8;14)(q24;q32)MYC 表達(dá)失調(diào)t(2;8)(q12;q24)MYC 表達(dá)失調(diào) t(8;22)(q24;q21)MYC 表達(dá)失調(diào) T 細(xì)胞ALL8t(1;14)(p32;q11)TAL1 表達(dá)失調(diào)t(1;7)(p32;q35)TAL1表達(dá)失調(diào)t(7;9)(q34;q32)TAL1表達(dá)失調(diào)t(7;19)(q34;p13)LYL1表達(dá)失調(diào)t(10;14)(q24;q11)HOX11表達(dá)失調(diào)t(7;10)(q35;q24)HOX11表達(dá)失調(diào)t(11;14)(p15;q11)LMO表達(dá)失調(diào)t(11;14)(p13;q11)LMO表達(dá)失調(diào)t(1;7)(p34;

4、q34)LCK表達(dá)失調(diào)t(7;9)(q34;q34)TAN1表達(dá)失調(diào)1.TEL-AML1基因融合：TEL-AML1基因融合是由于t（12;21）（p13;q22）易位使TEL基因的螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)域融合到AML1基因的DNA結(jié)合域和轉(zhuǎn)錄活化域而形成的，常伴有其他TEL基因的缺失。AML1與TEL融合后，AML1則由轉(zhuǎn)錄活化因子轉(zhuǎn)變?yōu)橐种埔蜃?。分子分析發(fā)現(xiàn)，TEL-AML1基因融合可能是小兒ALL中最常見的分子遺傳學(xué)改變1。B系A(chǔ)LL中約有1/4可見到此改變，而細(xì)胞遺傳學(xué)方法檢測到的TEL-AML1陽性率不足1 。有TEL-AML基因融合的病例預(yù)后良好，且與已知的B系A(chǔ)LL預(yù)后相關(guān)因素，如年齡

5、、初診時(shí)的白細(xì)胞總數(shù)等無關(guān)。TEL-AML1的病例占預(yù)后良好的前B-ALL pre-B-ALL)的大部分。這些病例可能不需要強(qiáng)化療2。2.BCR-ABL基因融合：BCR-ABL基因融合是由t(9;22)(q34;q11)易位引起原癌基因ABL從9號(hào)染色體長臂遠(yuǎn)端易位到22號(hào)染色體上的BCR基因中而形成的。兒童ALL中的陽性率為3 %5 %，而成人為25 %3。在大多數(shù)BCR-ABL陽性的兒童ALL中，其BCR斷裂點(diǎn)位于斷裂簇區(qū)上游，編碼產(chǎn)生p1903。而在BCR-ABL陽性的成人ALL中，約有一半病例BCR斷裂點(diǎn)位于長度為5.8 kb的主要斷裂簇區(qū)，編碼產(chǎn)生具有酪氨酸激酶活性的p210。p21

6、0和p190都位于胞漿，其酪氨酸激酶活性均高于ABL ，都能使造血干細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化。t(9;22)陽性病例的臨床特征是：年長兒發(fā)病、外周血高白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血病發(fā)生率高，預(yù)后極差。長期無病生存率（EFSs）僅為10 %30 %。此類病例應(yīng)采用強(qiáng)化療，并在第1次完全緩解后進(jìn)行骨髓移植（BMT）4，5。3.E2A-PBX1基因融合：E2A-PBX1基因融合是由t(1;19)(q23;p13.3)易位而形成的，產(chǎn)生的融合蛋白含有結(jié)合到PBX1同源結(jié)構(gòu)域蛋白的DNA結(jié)合域上的E2A氨基端轉(zhuǎn)錄活化域。E2A-PBX1的促淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化作用是由PBX1表達(dá)異常引起的。E2A-PBX1融合蛋白使PBX

7、1能與同源域蛋白發(fā)生作用，并結(jié)合到特異DNA序列上,活化下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。體外研究發(fā)現(xiàn)，E2A-PBX1是一種轉(zhuǎn)錄活化因子，它能使NIH-3T3成纖維細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，從而使轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)生淋巴瘤。在pre-B ALL(胞漿免疫球蛋白陽性)中E2A-PBX1基因融合的發(fā)生率約為25 %。E2A-PBX1表達(dá)陽性的兒童ALL病例初診時(shí)白細(xì)胞計(jì)數(shù)較高，使用強(qiáng)化療方案后，EFSs現(xiàn)已接近80 %6。t(1;19)易位還見于1 %的早期pre-B ALL（胞漿鏈表達(dá)缺乏）。但在這些病例中，E2A和PBX1均未受累，而且預(yù)后良好，不需要強(qiáng)化療7。4.粒/淋混合系白血病（MLL）基因重排：MLL基因位于11q2

8、3,編碼產(chǎn)生431 000蛋白。此蛋白有3個(gè)AT鉤（AT hook）N端域、兩個(gè)中心鋅指域、一個(gè)DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶同源域和與Drosophia trithorax蛋白高度同源的結(jié)構(gòu)域。在人類白血病，11q23易位都集中在MLL 8.5 kb的區(qū)域內(nèi)，使MLL 氨基端（含有AT鉤和甲基化轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域）融合到許多蛋白質(zhì)分子中，形成不同的融合蛋白。事實(shí)上有25個(gè)以上的重復(fù)染色體位點(diǎn)參與了11q23 易位。研究表明，MLL基因融合與腫瘤發(fā)生有直接關(guān)系。MLL基因重排見于80 %的嬰兒ALL及3 %的年長兒ALL和85 %的接受DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑治療的AML患者。此類病例預(yù)后極差，即使使用強(qiáng)化療，E

9、FSs仍低于20 %8。相反，未涉及MLL基因的11q23易位患者，其預(yù)后與其他ALL病例無明顯差異。顯然，MLL基因重排病例應(yīng)選擇BMT或其他強(qiáng)化療方案。5.B細(xì)胞ALL和T細(xì)胞ALL相關(guān)易位：(1) B細(xì)胞ALL相關(guān)易位：B細(xì)胞ALL的特點(diǎn)是表達(dá)膜表面免疫球蛋白（SmIg）、FAB分型為L3型、常有脊髓病變，常發(fā)生累及8q24上MYC基因的染色體異常。約80 %的B細(xì)胞ALL有t(8;22)(q24;q21)易位,這種易位引起MYC基因易位到免疫球蛋白重鏈基因位點(diǎn)上。其余近20 %的病例有t(2;8)(p12;q24)或t(8;22)(q24;q11) 易位,這些易位引起免疫球蛋白或鏈基因

10、易位到8號(hào)染色體上與MYC基因相鄰的位點(diǎn)上。正常情況下，MYC與轉(zhuǎn)錄因子MAX形成異二聚體（MAX也可與MAD和Mxi1形成同源二聚體）。MYC/MAX二聚物能活化靶基因表達(dá)，而MAD/MAX二聚體則與SIN3蛋白作用，抑制靶基因轉(zhuǎn)錄。上述易位將導(dǎo)致MYC基因表達(dá)異常。t(8;14)或與8號(hào)染色體相關(guān)的其他染色體易位引起MYC基因過量表達(dá)，導(dǎo)致MYC/MAX異二聚體表達(dá)水平高于MAD/MAX，最終使靶基因活化而引起表型轉(zhuǎn)化9。B細(xì)胞ALL的化療方案似乎與傳統(tǒng)ALL無明顯不同。盡管如此，考慮到Burkitt 淋巴瘤的化療強(qiáng)調(diào)環(huán)磷酰胺和大劑量抗代謝制劑快速輪替治療，且EFSs接近90 %，結(jié)合B細(xì)

11、胞ALL的MICM分型特點(diǎn)，B細(xì)胞ALL似乎仍應(yīng)作為一種特殊臨床類型區(qū)別對(duì)待，并有其單獨(dú)的化療方案。(2) T細(xì)胞ALL相關(guān)易位： 與B細(xì)胞ALL不同，T細(xì)胞ALL的染色體重復(fù)易位將導(dǎo)致T細(xì)胞抗原受體（TCR）（定位于7q34）、/位點(diǎn)（定位于14q11）與不同的轉(zhuǎn)錄因子基因并置。如t(1;14)(p32;q11)易位引起TAL1基因易位到TCR /位點(diǎn)中，使TAL1表達(dá)異常。除TAL1外，其他基因還有轉(zhuǎn)錄因子LIM家族成員LMO1，LOM2、基礎(chǔ)螺旋-環(huán)-螺旋、螺旋-環(huán)-螺旋/亮氨酸拉鏈基因和同源域基因HOX11等。目前認(rèn)為，T細(xì)胞ALL所見的染色體易位與臨床無明顯聯(lián)系。6.腫瘤抑制基因：(

12、1) p53 兒童ALL中研究最多的腫瘤抑制基因是p53。雖然初診pre-B ALL和T系A(chǔ)LL p53失活率僅1 %2 %，但復(fù)發(fā)T系A(chǔ)LL p53突變率卻高達(dá)25 %，且第2次緩解期短，說明在兒童ALL復(fù)發(fā)和難治病例中p53失活可能有重要作用10。(2) p16和p15 約70 %80 %的T系A(chǔ)LL和20 %30 %的pre-B ALL可檢測到p16同源性缺失。但在其他類型ALL，p16缺失少見。據(jù)報(bào)道，在 AML和慢性髓系細(xì)胞白血病（CML）中，p16缺失率不到10 %。初診兒童ALL 是否發(fā)生p16缺失其預(yù)后相似，但有p16缺失的復(fù)發(fā)T系A(chǔ)LL病例其預(yù)后較差。兒童ALL p15缺失發(fā)

13、生率約38 %（T-ALL中約52 %，pre-B ALL中約27 %），且復(fù)發(fā)及初診病例p15缺失率接近。尚未見到嬰兒ALLp15和p16缺失的報(bào)道。T-ALL p16和p15高甲基化發(fā)生率分別為4 %和38 %，復(fù)發(fā)病例分別為0和22 %。提示p16和p15高甲基化及p15缺失與預(yù)后的關(guān)系可能不大11。二、急性髓系細(xì)胞白血病非隨機(jī)基因重排在兒童AML中的發(fā)生率約為44 %（表2），隨機(jī)易位約為35 %，尚未確定的易位約為21 %。下面對(duì)幾種重要的融合基因加以敘述。 表2兒童AML中常見的非隨機(jī)染色體易位及其相應(yīng)的分子改變?nèi)旧w易位分子改變發(fā)生率（%）t(8;21)(q22;q22)AML1

14、-ETO12inv(16)或t(16;16)(p13;q22)CBF-MYH1112t(15;17)(q21;q21)PML-RAR7t(9;11)(p21;q23)MLL-AF97t(1;22)(p13;q13)不詳2t(6;9)(p23;q34)DEK-CAN2t(3;21)(q26;q22)AML1-EAP/EVI11t(11;17)(q23;q21)PLZF-RAR<1t(3;5)(q35;q35)NPM-MLF1<1t(5;17)(q32;q21)NPM-RAR<11.AML1-CBF復(fù)合物異常：轉(zhuǎn)錄因子AML1-CBF復(fù)合物是人類白血病最常見的易位靶點(diǎn)。AML 1

15、-CBF復(fù)合物異常見于約25 %30 %的AML，其中t(8;21)易位產(chǎn)生的AML 1-ETO和inv(16)形成的CBF-MYH11分別約占10 %15 %。AML1屬于轉(zhuǎn)錄因子runt家族，具有結(jié)合DNA、活化轉(zhuǎn)錄和與其他蛋白分子相互作用等性質(zhì)。CBF并不直接作用于DNA。當(dāng)AML 1與CBF形成異二聚體時(shí)，AML1與DNA親和力增加。實(shí)驗(yàn)表明，AML 1-CBF復(fù)合物對(duì)造血細(xì)胞發(fā)育必需基因有調(diào)節(jié)作用。AML 1-CBF復(fù)合物的破壞主要由t(8;21)(q22;q22)易位引起，與AML-M2亞型有關(guān)。t(8;21)易位將產(chǎn)生AML1-ETO融合基因，其編碼產(chǎn)物含有融合到ETO上的AML

16、1 runt同源結(jié)構(gòu)域。在體外，AML1-ETO能與AML1位點(diǎn)結(jié)合，與CBF作用，干擾AML1介導(dǎo)的髓系特異性基因的正常表達(dá)12。染色體異常inv(16)和t(16;16)也可引起AML 1-CBF破壞。inv(16)和t(16;16)將引起16q22上的CBF序列結(jié)合到16p13上的MYH11基因上，編碼產(chǎn)生CBF-MYH11融合蛋白。此蛋白能與AML1結(jié)合，使成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化。與AML1-ETO相似，CBF-MYH11也能干擾AML1-CBF的轉(zhuǎn)錄活化能力。這種病例與髓系單核細(xì)胞分化、出現(xiàn)異常骨髓嗜酸性粒細(xì)胞（ME4O）和良好預(yù)后有關(guān)13。2.PML-RAR基因融合：急性早幼粒細(xì)胞白血病常

17、與17q21上的維甲酸受體（RAR）基因和15q21上的癌基因PML基因發(fā)生平衡易位有關(guān)。RAR是一種轉(zhuǎn)錄因子，能結(jié)合各種維甲酸，直接作用于DNA。PML上有DNA結(jié)合域、一個(gè)潛在的二聚體化結(jié)構(gòu)域、一個(gè)絲氨酸/脯氨酸富集區(qū)和一個(gè)磷酸化位點(diǎn)。PML-RAR融合蛋白是由于t(15;17)形成的PML-RAR融合基因編碼產(chǎn)生的，含有融合到RAR上的DNA結(jié)合域和維甲酸結(jié)合位點(diǎn)、PML二聚體形成和DNA結(jié)合域。PML上的RAR融合保留了RAR的配體結(jié)合和二聚體形成特性，但對(duì)基因表達(dá)的效應(yīng)發(fā)生了改變14。三、慢性粒細(xì)胞白血病幾乎所有的CML患兒都有t(9;22)（q34;q11）易位。這種易位將產(chǎn)生BC

18、R-ABL融合基因，編碼產(chǎn)生p210，這種蛋白的激酶活性發(fā)生改變。檢測BCR-ABL有重要的診斷價(jià)值，也可作為微小殘留病的標(biāo)志。一般情況下，異基因骨髓移植(BMT)后BCR-ABL持續(xù)存在或表達(dá)水平增高，也說明存在微小殘留病，預(yù)示復(fù)發(fā)。四、分子遺傳學(xué)分析的臨床意義分子遺傳學(xué)分析對(duì)白血病診斷、選用適宜的化療方案和觀察療效等均有很大幫助。如前所述，盡管采用強(qiáng)化療，BCR-ABL或MLL基因重排的病例預(yù)后仍較差。雖然一些BCR-ABL陽性病例通過化療可以治愈，但是仍有大部分病例應(yīng)選用新的強(qiáng)化療方案或于第1次完全緩解后接受異基因BMT。一些患兒通過細(xì)胞遺傳學(xué)難以發(fā)現(xiàn)的基因異常，特別是MLL基因重排，要

19、對(duì)危險(xiǎn)度進(jìn)行正確判斷，就必須進(jìn)行分子遺傳學(xué)分析。同樣，確定有無E2A-PBX1融合也很重要，因?yàn)榇祟惢純航邮軓?qiáng)化療比使用標(biāo)準(zhǔn)化療的療效要好得多。另一方面，分子分析技術(shù)也可以發(fā)現(xiàn)預(yù)后良好的病例。有TEL基因重排的ALL病例多數(shù)預(yù)后良好。TEL-AML1基因融合以及高二倍體有助于了解哪些患兒對(duì)弱化療的療效較好。雖然年齡、初診時(shí)白細(xì)胞總數(shù)等對(duì)幫助判斷預(yù)后有重要價(jià)值，但是根據(jù)分子遺傳學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行危險(xiǎn)度分類則有更重要的意義（表3）。檢測PML-RAR 、AML1-ETO和CBF-MYH11基因融合對(duì)AML患兒選擇化療方案有重要幫助。幾乎所有的APL和PML-RAR 陽性的患兒經(jīng)全反式維甲酸治療均可達(dá)到完全

20、緩解，此與白血病性早幼粒細(xì)胞分化和出現(xiàn)正常造血而不發(fā)生骨髓增生不良有密切關(guān)系。全反式維甲酸聯(lián)合以蒽環(huán)類藥物為基礎(chǔ)的化療大大改善了這些患兒的預(yù)后15。檢測AML1-ETO或CBF-MYH11與大劑量阿糖胞苷治療后較高的長期完全緩解率有關(guān)。實(shí)際上一些患兒可能不需要BMT。此外，用分子技術(shù)早期檢測微小殘留病可能有助于提高白血病治愈率。例如,CML患兒在異基因BMT后出現(xiàn)微小殘留病的分子證據(jù)，給予輸注供者淋巴細(xì)胞常能誘導(dǎo)完全緩解。急性早幼粒細(xì)胞白血病(APL)患兒于治療結(jié)束后檢測到PML-RAR常預(yù)示復(fù)發(fā)，可以作為早期治療干預(yù)的指標(biāo)。但并非所有基因融合都有臨床意義，例如化療結(jié)束或BMT后AML1-ET

21、O的表達(dá)可存在數(shù)年，說明AML1-ETO融合的臨床意義不大。表3ALL危險(xiǎn)度分子分類的建議危險(xiǎn)度特點(diǎn)發(fā)生率（%）推薦方案?低危高二倍體（DNA指數(shù)>1.16）20以常用抗代謝物TEL-AML1基因融合20為基礎(chǔ)?中危標(biāo)危*年齡/白細(xì)胞計(jì)數(shù)不伴15以強(qiáng)化的抗代謝物遺傳學(xué)危險(xiǎn)特征為基礎(chǔ)?高危E2A-PBX1融合6強(qiáng)化療T細(xì)胞ALL15高危*年齡白細(xì)胞計(jì)數(shù)不伴15遺傳學(xué)危險(xiǎn)特征?極高危BCR-ABL融合伴高白細(xì)胞3第1次完全緩解后MLL基因重排4進(jìn)行BMT誘導(dǎo)失敗2* 該標(biāo)準(zhǔn)為美國國立癌癥研究所標(biāo)準(zhǔn) 五、問題與展望雖然兒童白血病分子遺傳學(xué)研究取得了令人鼓舞的進(jìn)展，但仍存在許多有待進(jìn)一步解決的問

22、題：（1）兒童ALL和AML分別仍有約25 %和21 %的非隨機(jī)染色體異常性質(zhì)尚不清楚；（2）對(duì)一些已知的染色體異常（包括所謂“隨機(jī)”染色體異常）與兒童白血病的確切關(guān)系尚不了解；（3）如何利用分子遺傳學(xué)技術(shù)對(duì)兒童白血病特別是AML存在的難治和復(fù)發(fā)傾向及早作出準(zhǔn)確判斷；（4）克服分子遺傳學(xué)分析技術(shù)費(fèi)時(shí)和費(fèi)力問題，使之真正進(jìn)入臨床應(yīng)用。(本文編輯：滕淑英)作者單位：謝建軍（100045 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院血液病中心）胡亞美（100045 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院血液病中心）臧晏（100045 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院血液病中心）參考文獻(xiàn)1，Romana SP,Poirel H,L

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