儿童白血病分子遗传学研究进展及其临床意义

中华儿科杂志 2000年第9期第38卷 综述

作者：谢建军　胡亚美　臧晏

单位：谢建军（100045 首都医科大学附属北京儿童医院血液病中心）；胡亚美（100045 首都医科大学附属北京儿童医院血液病中心）；臧晏（100045 首都医科大学附属北京儿童医院血液病中心）

　　分子遗传学分析技术的不断发展及在儿童白血病临床方面的应用，对了解分子改变在儿童白血病发病机制中的作用和改进治疗有其重要意义，也是儿童白血病MICM分型的理论根据。我们对近年来在此领域的研究进展综述如下。

　　一、急性淋巴细胞白血病

　　已知非随机基因重排在儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）中的发生率约为50 %（表1），随机基因重排率约为25 %，尚未确定的染色体易位率约为25 %。白血病相关染色体易位将引起蛋白激酶类和（或）转录因子类（主要是后者）癌基因的活化。下面对儿童ALL最常见的分子改变及其临床意义分述如下。

表1　儿童ALL常见非随机染色体易位及其

　　分子改变

　　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-环-螺旋结构域融合到AML1基因的DNA结合域和转录活化域而形成的，常伴有其他TEL基因的缺失。AML1与TEL融合后，AML1则由转录活化因子转变为抑制因子。分子分析发现，TEL-AML1基因融合可能是小儿ALL中最常见的分子遗传学改变^［1］。B系ALL中约有1/4可见到此改变，而细胞遗传学方法检测到的TEL-AML1阳性率不足1 ‰。有TEL-AML基因融合的病例预后良好，且与已知的B系ALL预后相关因素，如年龄、初诊时的白细胞总数等无关。TEL-AML1的病例占预后良好的前B-ALL pre-B-ALL)的大部分。这些病例可能不需要强化疗^［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从9号染色体长臂远端易位到22号染色体上的BCR基因中而形成的。儿童ALL中的阳性率为3 %～5 %，而成人为25 %^［3］。在大多数BCR-ABL阳性的儿童ALL中，其BCR断裂点位于断裂簇区上游，编码产生p190^［3］。而在BCR-ABL阳性的成人ALL中，约有一半病例BCR断裂点位于长度为5.8 kb的主要断裂簇区，编码产生具有酪氨酸激酶活性的p210。p210和p190都位于胞浆，其酪氨酸激酶活性均高于ABL ，都能使造血干细胞发生转化。

　　t(9;22)阳性病例的临床特征是：年长儿发病、外周血高白细胞计数、中枢神经系统白血病发生率高，预后极差。长期无病生存率（EFSs）仅为10 %～30 %。此类病例应采用强化疗，并在第1次完全缓解后进行骨髓移植（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，产生的融合蛋白含有结合到PBX1同源结构域蛋白的DNA结合域上的E2A氨基端转录活化域。E2A-PBX1的促淋巴细胞转化作用是由PBX1表达异常引起的。E2A-PBX1融合蛋白使PBX1能与同源域蛋白发生作用，并结合到特异DNA序列上,活化下游靶基因的转录。体外研究发现，E2A-PBX1是一种转录活化因子，它能使NIH-3T3成纤维细胞发生转化，从而使转基因小鼠发生淋巴瘤。

　　在pre-B ALL(胞浆免疫球蛋白阳性)中E2A-PBX1基因融合的发生率约为25 %。E2A-PBX1表达阳性的儿童ALL病例初诊时白细胞计数较高，使用强化疗方案后，EFSs现已接近80 %^［6］。t(1;19)易位还见于1 %的早期pre-B ALL（胞浆μ链表达缺乏）。但在这些病例中，E2A和PBX1均未受累，而且预后良好，不需要强化疗^［7］。

　　4.粒/淋混合系白血病（MLL）基因重排：MLL基因位于11q23,编码产生431 000蛋白。此蛋白有3个AT钩（AT hook）N端域、两个中心锌指域、一个DNA甲基化转移酶同源域和与Drosophia trithorax蛋白高度同源的结构域。在人类白血病，11q23易位都集中在MLL 8.5 kb的区域内，使MLL 氨基端（含有AT钩和甲基化转移酶结构域）融合到许多蛋白质分子中，形成不同的融合蛋白。事实上有25个以上的重复染色体位点参与了11q23 易位。研究表明，MLL基因融合与肿瘤发生有直接关系。

　　MLL基因重排见于80 %的婴儿ALL及3 %的年长儿ALL和85 %的接受DNA拓扑异构酶抑制剂治疗的AML患者。此类病例预后极差，即使使用强化疗，EFSs仍低于20 %^［8］。相反，未涉及MLL基因的11q23易位患者，其预后与其他ALL病例无明显差异。显然，MLL基因重排病例应选择BMT或其他强化疗方案。

　　5.B细胞ALL和T细胞ALL相关易位：(1) B细胞ALL相关易位：B细胞ALL的特点是表达膜表面免疫球蛋白（SmIg）、FAB分型为L₃型、常有脊髓病变，常发生累及8q24上MYC基因的染色体异常。约80 %的B细胞ALL有t(8;22)(q24;q21)易位,这种易位引起MYC基因易位到免疫球蛋白重链基因位点上。其余近20 %的病例有t(2;8)(p12;q24)或t(8;22)(q24;q11) 易位,这些易位引起免疫球蛋白κ或λ链基因易位到8号染色体上与MYC基因相邻的位点上。正常情况下，MYC与转录因子MAX形成异二聚体（MAX也可与MAD和Mxi1形成同源二聚体）。MYC/MAX二聚物能活化靶基因表达，而MAD/MAX二聚体则与SIN3蛋白作用，抑制靶基因转录。上述易位将导致MYC基因表达异常。t(8;14)或与8号染色体相关的其他染色体易位引起MYC基因过量表达，导致MYC/MAX异二聚体表达水平高于MAD/MAX，最终使靶基因活化而引起表型转化^［9］。B细胞ALL的化疗方案似乎与传统ALL无明显不同。尽管如此，考虑到Burkitt 淋巴瘤的化疗强调环磷酰胺和大剂量抗代谢制剂快速轮替治疗，且EFSs接近90 %，结合B细胞ALL的MICM分型特点，B细胞ALL似乎仍应作为一种特殊临床类型区别对待，并有其单独的化疗方案。(2) T细胞ALL相关易位： 与B细胞ALL不同，T细胞ALL的染色体重复易位将导致T细胞抗原受体（TCR）β（定位于7q34）、α/δ位点（定位于14q11）与不同的转录因子基因并置。如t(1;14)(p32;q11)易位引起TAL1基因易位到TCR α/δ位点中，使TAL1表达异常。除TAL1外，其他基因还有转录因子LIM家族成员LMO1，LOM2、基础螺旋-环-螺旋、螺旋-环-螺旋/亮氨酸拉链基因和同源域基因HOX11等。目前认为，T细胞ALL所见的染色体易位与临床无明显联系。

　　6.肿瘤抑制基因：(1) p53 儿童ALL中研究最多的肿瘤抑制基因是p53。虽然初诊pre-B ALL和T系ALL p53失活率仅1 %～2 %，但复发T系ALL p53突变率却高达25 %，且第2次缓解期短，说明在儿童ALL复发和难治病例中p53失活可能有重要作用^［10］。(2) p16和p15 约70 %～80 %的T系ALL和20 %～30 %的pre-B ALL可检测到p16同源性缺失。但在其他类型ALL，p16缺失少见。据报道，在 AML和慢性髓系细胞白血病（CML）中，p16缺失率不到10 %。初诊儿童ALL 是否发生p16缺失其预后相似，但有p16缺失的复发T系ALL病例其预后较差。儿童ALL p15缺失发生率约38 %（T-ALL中约52 %，pre-B ALL中约27 %），且复发及初诊病例p15缺失率接近。尚未见到婴儿ALLp15和p16缺失的报道。T-ALL p16和p15高甲基化发生率分别为4 %和38 %，复发病例分别为0和22 %。提示p16和p15高甲基化及p15缺失与预后的关系可能不大^［11］。

　　二、急性髓系细胞白血病

　　非随机基因重排在儿童AML中的发生率约为44 %（表2），随机易位约为35 %，尚未确定的易位约为21 %。下面对几种重要的融合基因加以叙述。

表2　儿童AML中常见的非随机染色体易位及其

　　相应的分子改变

　　1.AML1-CBFβ复合物异常：转录因子AML1-CBFβ复合物是人类白血病最常见的易位靶点。AML 1-CBFβ复合物异常见于约25 %～30 %的AML，其中t(8;21)易位产生的AML 1-ETO和inv(16)形成的CBFβ-MYH11分别约占10 %～15 %。AML1属于转录因子runt家族，具有结合DNA、活化转录和与其他蛋白分子相互作用等性质。CBFβ并不直接作用于DNA。当AML 1与CBFβ形成异二聚体时，AML1与DNA亲和力增加。实验表明，AML 1-CBFβ复合物对造血细胞发育必需基因有调节作用。

　　AML 1-CBFβ复合物的破坏主要由t(8;21)(q22;q22)易位引起，与AML-M₂亚型有关。t(8;21)易位将产生AML1-ETO融合基因，其编码产物含有融合到ETO上的AML1 runt同源结构域。在体外，AML1-ETO能与AML1位点结合，与CBFβ作用，干扰AML1介导的髓系特异性基因的正常表达^［12］。

　　染色体异常inv(16)和t(16;16)也可引起AML 1-CBFβ破坏。inv(16)和t(16;16)将引起16q22上的CBFβ序列结合到16p13上的MYH11基因上，编码产生CBFβ-MYH11融合蛋白。此蛋白能与AML1结合，使成纤维细胞转化。与AML1-ETO相似，CBFβ-MYH11也能干扰AML1-CBFβ的转录活化能力。这种病例与髓系单核细胞分化、出现异常骨髓嗜酸性粒细胞（ME_4O）和良好预后有关^［13］。

　　2.PML-RARα基因融合：急性早幼粒细胞白血病常与17q21上的维甲酸受体α（RARα）基因和15q21上的癌基因PML基因发生平衡易位有关。RARα是一种转录因子，能结合各种维甲酸，直接作用于DNA。PML上有DNA结合域、一个潜在的二聚体化结构域、一个丝氨酸/脯氨酸富集区和一个磷酸化位点。PML-RARα融合蛋白是由于t(15;17)形成的PML-RARα融合基因编码产生的，含有融合到RARα上的DNA结合域和维甲酸结合位点、PML二聚体形成和DNA结合域。PML上的RARα融合保留了RARα的配体结合和二聚体形成特性，但对基因表达的效应发生了改变^［14］。

　　三、慢性粒细胞白血病

　　几乎所有的CML患儿都有t(9;22)（q34;q11）易位。这种易位将产生BCR-ABL融合基因，编码产生p210，这种蛋白的激酶活性发生改变。检测BCR-ABL有重要的诊断价值，也可作为微小残留病的标志。一般情况下，异基因骨髓移植(BMT)后BCR-ABL持续存在或表达水平增高，也说明存在微小残留病，预示复发。

　　四、分子遗传学分析的临床意义

　　分子遗传学分析对白血病诊断、选用适宜的化疗方案和观察疗效等均有很大帮助。如前所述，尽管采用强化疗，BCR-ABL或MLL基因重排的病例预后仍较差。虽然一些BCR-ABL阳性病例通过化疗可以治愈，但是仍有大部分病例应选用新的强化疗方案或于第1次完全缓解后接受异基因BMT。一些患儿通过细胞遗传学难以发现的基因异常，特别是MLL基因重排，要对危险度进行正确判断，就必须进行分子遗传学分析。

　　同样，确定有无E2A-PBX1融合也很重要，因为此类患儿接受强化疗比使用标准化疗的疗效要好得多。另一方面，分子分析技术也可以发现预后良好的病例。有TEL基因重排的ALL病例多数预后良好。TEL-AML1基因融合以及高二倍体有助于了解哪些患儿对弱化疗的疗效较好。虽然年龄、初诊时白细胞总数等对帮助判断预后有重要价值，但是根据分子遗传学特点进行危险度分类则有更重要的意义（表3）。

　　检测PML-RAR α、AML1-ETO和CBFβ-MYH11基因融合对AML患儿选择化疗方案有重要帮助。几乎所有的APL和PML-RAR α阳性的患儿经全反式维甲酸治疗均可达到完全缓解，此与白血病性早幼粒细胞分化和出现正常造血而不发生骨髓增生不良有密切关系。全反式维甲酸联合以蒽环类药物为基础的化疗大大改善了这些患儿的预后^［15］。检测AML1-ETO或CBFβ-MYH11与大剂量阿糖胞苷治疗后较高的长期完全缓解率有关。实际上一些患儿可能不需要BMT。

　　此外，用分子技术早期检测微小残留病可能有助于提高白血病治愈率。例如,CML患儿在异基因BMT后出现微小残留病的分子证据，给予输注供者淋巴细胞常能诱导完全缓解。急性早幼粒细胞白血病(APL)患儿于治疗结束后检测到PML-RARα常预示复发，可以作为早期治疗干预的指标。但并非所有基因融合都有临床意义，例如化疗结束或BMT后AML1-ETO的表达可存在数年，说明AML1-ETO融合的临床意义不大。

表3　ALL危险度分子分类的建议

　　^* 该标准为美国国立癌症研究所标准

　　五、问题与展望

　　虽然儿童白血病分子遗传学研究取得了令人鼓舞的进展，但仍存在许多有待进一步解决的问题：（1）儿童ALL和AML分别仍有约25 %和21 %的非随机染色体异常性质尚不清楚；（2）对一些已知的染色体异常（包括所谓“随机”染色体异常）与儿童白血病的确切关系尚不了解；（3）如何利用分子遗传学技术对儿童白血病特别是AML存在的难治和复发倾向及早作出准确判断；（4）克服分子遗传学分析技术费时和费力问题，使之真正进入临床应用。

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(收稿日期：1999-07-08)