WT1基因在白血病中的表达及意义

中华血液学杂志 1998年第1期第19卷 综　　述

作者：吴晓雄

单位：100853　北京，解放军总医院(吴晓雄、汪月增)；军事医学科学院放射医学研究所(裴雪涛)

吴晓雄　综述　汪月增　裴雪涛　审校

　　Wilms肿瘤基因(Wilms' tumor gene,WT1)是最早发现的与Wilms肿瘤的发生、发展有关的基因，其等位基因的功能缺失可导致Wilms肿瘤。WT1可以抑制胰岛素样生长因子Ⅱ、集落刺激因子、PAx2等多种生长因子及受体基因的转录，最先被认为是一种肿瘤抑制基因。近来认为WT1还具有激基因转录的功能，有类癌基因样活性，在肿瘤的发生中起一定作用。并且发现WT1在白血病细胞中高度表达并与白血病的发生、发展及预后有关。我们就WT1基因的结构、功能及其在白血病中的表达与意义作一综述。

WT1基因的结构与功能

　　WT1基因位于11号染色体短臂1区3带，长约50kb，有10个外显子，转录产物长约3kb，首先由Gessler等^［1，2］克隆。WT1基因编码一个分子量5.2万～5.4万的DNA结合蛋白。该蛋白质的羧基端有4个可以分别螯合一个锌离子的锌指结构，各由2个半胱氨酸(Cys2)和2个组氨酸(His2)组成，由第7～10个外显子编码；其氨基端有一个富含谷氨酸/脯氨酸的区域。锌指结构有结合DNA的功能，谷/脯氨酸富含区则发挥转录调控功能^［3］。WT1锌指结构结合的靶序列是GCGGGGGCG，它存在于许多生长调控因子基因的启动子内。WT1基因通过2种可变剪接形式产生4种 mRNA转录体，编码4种蛋白同工体(isoform)^［4］。第一种可变剪接在锌指区和谷/脯氨基酸富含区插入一段由第5外显子中51bp编码的17个氨基酸的片段；第二种剪接可以在3，4锌指结构间插入由第9外显子9bp编码的由赖氨酸-苏氨酸-丝氨酸(KTS)组成的氨基酸片段。两种剪接形式使WT1在连接DNA的特性方面及调控基因转录方面的作用不同。WT1+KTS(KTS插入)和-KTS(KTS未插入)在细胞核中占据的位置不同，-KTS有较广泛的DNA靶位点，与DNA的亲和力高，主要和DNA结合。而+KTS的靶位点少，与DNA亲和力低，主要参与转录。

　　WT1的主要功能是识别、结合特异的目标DNA并调节转录。有许多基因是WT1抑制或激活转录的靶基因，包括血小板衍生生长因子A链(PDGF-A)基因、胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF-2)基因、集落刺激因子1(CSF-1)、维甲酸受体α以及WT1基因本身^［5～7］。WT1可以与生长因子基因结合，调节其转录速度从而调控细胞生长。另外，WT1与mRNA的转运或稳定性有关，并且还参与其转录后的加工调节^［4］。WT1通过不同机制发挥转录激活或转录抑制作用。WT1对某一特定基因转录的激活或抑制取决于其结合位点的数目和位置。在某一基因转录起始位点上下游(5′端和3′端)都有结合位点并且都结合时，表现为抑制转录；只结合上游(5′端)或下游(3′端)的位点时则表现为激活转录^［8］。因此，WT1是具有激活和抑制双重功能的调节因子，在不同肿瘤的发生、发展过程中起重要作用。

WT1在白血病中的表达及其在检测残留白血病中的意义

　　WT1的表达具有一定的组织特异性，只在胎儿肾脏、睾丸及卵巢等组织中表达，表明其在泌尿生殖系统的发育及Wilms肿瘤的病理过程中起重要作用。1992年Miwa等^［9］首先报道了70%～80%的急性白血病患者中WT1高度表达。急性髓系白血病(AML)和慢性粒细胞白血病(CML)急性变期WT1的表达水平高于急性淋巴细胞白血病(ALL)的表达水平；未分化型中的表达更高。说明WT1在造血细胞分化早期特别是髓系细胞中表达增高。之后又有报道WT1在白血病，包括CML中广泛表达并与白血病的分型有关，在正常成熟细胞中无表达或表达很低^{［10，11］}。1994年，Inoue等^［12］应用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)方法测定白血病细胞WT1 mRNA的水平，结果显示各种类型白血病患者的WT1 mRNA水平明显增高。急性白血病患者的WT1表达水平与其预后有关，WT1的表达水平越低，患者的完全缓解率越高，无病生存期也越长。CML急性变时WT1的表达水平进行性增加，并与其发展阶段有关。非霍奇金淋巴瘤(NHL)的WT1表达水平低，表明其来源于更成熟的淋巴细胞。在正常细胞，包括CD₃₄⁺细胞中WT1的表达水平非常低，与白血病中WT1的表达水平相差一个以上的对数级。也有报道正常人及小鼠的CD₃₄⁺造血祖细胞中WT1的表达增高，但在成熟细胞中不表达^［13］。因此，WT1的表达可作为检测残留白血病的特异性指标。WT1 mRNA定量法与特异DNA标记，如PML/RARα mRNA定量法检测残留白血病细胞的灵敏度相似，WT1的高度表达与特异的白血病分子标记，如bcr/abl均可作为检测残留白血病细胞的指标，但两者的概念及意义不同。前者是一个编码转录调控因子的基因，在一定组织或某一细胞特定的发育阶段表达增高。后者由染色体易位或基因重排形成，有特定的分子异常机制。

　　急性白血病化疗和骨髓移植中最主要的问题之一是不能明确完全缓解期和骨髓移植后白血病细胞被杀伤的程度以及残留白血病细胞的量。组化检测的限度为1%～5%。PCR技术已被用来检测残留白血病细胞，虽然PCR的检出率为10^-4～10^-5，但只能用来检测那些有肿瘤特异性基因标记，如bcr/abl基因及PML/RARα基因的白血病，其应用范围很窄。由于WT1在各种类型白血病中的表达均增高，测定WT1的表达来检测残留白血病细胞的方法可用于几乎所有的白血病患者，不只限于CML和M₃型白血病。因此WT1基因表达的定量检测可以评价化疗或骨髓移植的疗效和确定白血病细胞的残留量，对早期预测复发及判定预后有重要的临床意义^［9～13］。

WT1在造血细胞发育及白血病发生中的作用

　　WT1是一个具有双重作用的转录调节因子，在造血细胞发育过程中起一定作用。其在胎脾脏细胞及造血祖细胞中高度表达，在分化过程中表达下调并与许多在造血细胞增殖、分化及凋亡中起重要作用的因子相互作用。基因位于X染色体上的GATA-1是造血转录因子，其识别的序列是TGATAA/G。WT1的启动子及增强子上含有此序列，GATA可以直接或通过WT1的启动子与增强子来激活转录。WT1基因是GATA蛋白作用的靶基因，其产物WT1蛋白本身也是一种转录因子，通过GATA参与造血转录的调控^{［14，15］}。

　　WT1在白血病细胞中高度表达，白血病在Wilms肿瘤中也容易作为一种继发性肿瘤发生。WT1在一些白血病中发生突变，其突变率为15%^［16］。突变产生了有锌指区破坏的截断WT1蛋白，出现锌指区的部分或全部丢失。高水平表达WT1也可以丧失WT1对自身的负调控。

　　另外，WT1的表达与造血细胞的分化成负相关，当HL-60细胞经诱导分化成熟为粒细胞或单核细胞时，WT1的转录水平明显下调。当诱导K562细胞向红系或巨核细胞分化时，WT1水平也降低，说明WT1的降低与细胞分化有关^{［17，18］}。Yamagami等^［19］用WT1反义核苷酸抑制K562细胞WT1的表达，发现K562细胞的生长受到抑制，而WT1的正义核苷酸则无此作用。还发现WT1反义核酸可以抑制白血病患者骨髓细胞的集落形成，但对正常人细胞集落的形成无抑制作用。以上结果说明WT1具有一种癌基因样活性，其异常表达以及与其它癌基因的共同作用与白血病的发生有密切关系。

WT1与白血病细胞凋亡的关系

　　WT1固有的特性不仅仅是激活或抑制转录，它可能在维持细胞增殖和凋亡之间的平衡上起一定作用。WT1和p53、bcl-2、c-myc等许多与细胞增殖、分化、凋亡有关的因子相互作用。WT1通过直接或间接与p53相互作用，在WT1和p53共转染的细胞中，存在WT1/p53免疫共沉淀复合物。WT1可以稳定p53基因，抑制其介导的由紫外线照射引起的凋亡^［20］。

　　现已明确，bcl-2是细胞抗凋亡基因，人为地使bcl-2在细胞中大量表达，细胞凋亡则明显减少。bcl-2基因的第2个外显子内有一个完整的GCGGGGCG wT1/EGR的结合位点，WT1可以通过上调bcl-2的表达或直接抑制细胞的凋亡^［21］。WT1还可能通过抑制促凋亡基因c-myc的转录抑制凋亡^［22］。但也有人认为WT1可以诱导细胞凋亡，或者细胞内高浓度WT1能够诱导凋亡，低浓度时可以抑制凋亡^［23］。Algao等^［24］用针对WT1 mRNA翻译起始位点的反义核苷酸可以明显抑制K562、MM6细胞系的增殖并引起细胞凋亡，而HL-60细胞虽然也有WT1蛋白的下调，但其增殖与凋亡未受影响。表明WT1基因在白血病细胞增殖和凋亡中的作用受WT1表达的细胞类型的遗传背景影响。

　　目前，对WT1基因的结构、功能有了一定的认识。其在白血病细胞中的高度表达对检测残留白血病细胞有重要的临床价值。但WT1在白血病细胞增殖和凋亡中的具体作用机制有待进一步研究。

参 考 文 献

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(收稿1996-12-23　　修回：1997-06-02)

(校对：仵乾玉　王汝瑞)