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Blood：陆道培医院刘红星教授团队发现三段式融合基因，为开发不典型APL治疗方案指明方向

08月06日

来源：肿瘤资讯

急性早幼粒细胞白血病（APL）是急性髓系白血病（AML）的一种特殊亚型，其疾病进展较快，如未能得到及时干预，患者预期生存时间极短。其中，不典型APL对于经典治疗方案反应较差，更是成为临床实践中的难题，如何明确其发病机制，是开发针对性治疗手段的关键。不久前，陆道培医院刘红星教授团队于Blood杂志（IF=21）发表了一项重磅研究，首度阐明了不典型APL患者中的三段式融合基因，这一成果将为未来白血病发病机制的探索与精准治疗方案的制定提供重要指导。【肿瘤资讯】特邀刘红星教授接受采访，分享研究开展初衷并剖析该研究结果的临床意义。

刘红星

血液病学研究员、检验/病理执业医师

北京陆道培血液病研究院执行院长
陆道培医院病理和检验医学科主任
从事血液病实验诊断及相关研究工作，以通讯/第一作者发表学术论文140余篇
第七届北京优秀医师
中国非公立医疗机构协会病理专委会常务委员兼血液病学组组长
中国医药卫生文化协会实验诊断与社会化服务专委会常务委员
中国非公立医疗机构协会检验医学专委会常务委员
中国抗癌协会肿瘤基因诊断专委会委员/临床检验与伴随诊断专委会委员/肿瘤疫苗专委会委员
北京非公立医疗机构协会检验专委会副主任委员、北京免疫学会理事等
国家病理质控中心非公立医疗机构组专家
《中华医学杂志》、《白血病•淋巴瘤》、《分子诊断与治疗杂志》、Proceedings of Anticancer Research 编委

典型APL治愈率已接近100%，亟需深入探索不典型患者耐药机制

刘红星教授：APL是一种特殊类型的白血病，其特征在于疾病进展迅速，如患者未能得到及时干预，多在一周内死亡。APL患者多携带PML::RARA融合基因，是导致APL发生的关键基因异常。自20世纪七十年代以来，张亭栋教授、王振义院士、陆道培院士、陈竺院士、陈赛娟院士等中国专家先后发现砷剂（包括氧化砷和硫化砷）和全反式维甲酸（ATRA）治疗APL有特效。后续的研究进一步阐明砷剂和ATRA分别通过靶向作用于PML::RARA融合蛋白的PML部分和RARA（维甲酸受体α）部分发挥治疗作用。因此，含砷剂和ATRA的联合用药方案已经成为APL的标准治疗方案，并且获得了极好的疗效。在中国专家的努力下，APL已由最凶险的白血病转变为治愈率最高的白血病。根据2023年陆道培医院张弦主任发表的研究数据，在陆道培医院治疗的初诊的经典型（PML::RARA融合基因阳性）的APL患者，13年总生存（OS）率已经达到100%，这是令人非常骄傲的成果。

然而，在临床实践中，仍然有未能解决的问题，例如部分患者未能得到及时诊断。此外，还有一部分患者的临床表现和实验室检查都提示为APL患者，但PML::RARA融合基因阴性，即不典型APL患者。研究已发现，不典型APL患者大多有其他维甲酸受体相关的融合基因，包括RARA、RARB和RARG相关的融合基因。目前已在100多个病例中报道了23种除PML::RARA之外的其他RARA融合基因，在近40个病例中报道了8种RARG融合基因。RARB融合基因的APL更少见，目前仅有约10例患者和2种融合基因被报道。

由于砷剂的作用靶点为PML::RARA融合蛋白的PML部分，因此对于未累及PML基因的不典型APL患者，砷剂可能无法起效。此外，RARA、RARB和RARG都是维甲酸受体蛋白，即ATRA的作用靶点。因此，对于具有这些融合基因的不典型APL患者，常会推测ATRA治疗可能有效。然而在临床实践中，结果并非完全与猜想一致。既往已报道的临床病例中已观察到，约半数的不典型APL患者对ATRA治疗敏感，约半数患者对ATRA耐药，且未能发现确切的耐药机制，难以进行进一步的探索。因此，在临床中面临着未被解决的难题，这部分与经典型APL患者临床特征相似的人群，我们无法了解哪些原因使其对ATRA治疗耐药，也无法预测可以从ATRA治疗中获益的人群特征，仅能经验性采用ATRA治疗，有效率难以令人满意。这一问题已经成为临床中的痛点。

人工融合基因悖论二十余年未得到解答，三段式融合基因为未来探索指名方向

刘红星教授：二十多年前，研究者在针对不典型APL融合基因的鉴定及相关分子机制的研究中，已观察到一个难以解释的现象：即部分对ATRA治疗无反应的患者，其白血病体细胞的体外药敏试验也提示对ATRA无反应，但研究者在细胞和小鼠模型中人工模拟之前鉴定的融合基因以研究致病机制时，却发现人工模拟的融合蛋白对ATRA治疗敏感，甚至部分研究使用“超敏感”形容模拟的融合蛋白对药物的反应。这一现象在过去二十余年间始终未能得到合理解释。

本次研究便旨在针对这类患者探索其对ATRA耐药的机制，并尝试为这一二十余年的悖论给出明确答案，从分子层面解释导致这部分APL患者发病的机制。研究发现，在所有的RARG融合基因阳性的不典型APL病例和约一半RARA融合基因阳性的不典型APL病例中，其融合基因以一种此前未曾鉴定过的三段式融合形式存在。

融合基因是白血病中常见并且最具诊断和治疗指导意义的一种基因异常形式，既往已经报道上千种白血病中的融合基因，如BCR::ABL1和PML::RARA。既往报道的其他融合基因和维甲酸受体相关的融合基因皆为两段式，即相关基因仅断一次，形成的融合基因皆为两段不同来源的基因序列的拼接。然而本次报道的研究发现，在所有的RARG融合基因阳性病例和一部分RARA融合基因阳性的病例中，RAR基因的头部和尾部均发生断裂，在形成融合基因时，头部和尾部都发生了异常的拼接，导致形成了一种新形式的三段式融合基因。经过进一步分析，我们发现三段式RAR融合基因形成时，其尾部的断裂和丢失在导致最终发生APL和ATRA治疗无反应中发挥了关键的作用。这也解释了为什么在临床研究和体外药敏试验中，这类患者对ATRA治疗无反应。

此前困扰了研究者二十余年的问题在于：研究者在鉴定融合基因时，基本都只鉴定了RAR基因头部的断裂和拼接，并将这些融合基因报告为两段式的融合基因，因此在实验研究时未能真正模拟患者体内真实存在的三段式融合基因，因此导致与临床观察不符的实验结果。基于此次研究成果，我们进一步完善了不典型APL的融合基因鉴定，从融合基因的序列特征和蛋白结构生物学方面完美地解释了这部分患者的关键发病和对ATRA耐药的机制，为相关的分子机制和治疗靶点的研究指名了正确的方向。

三段式融合基因强调精准鉴定的关键性，为临床实践带来四点启示

刘红星教授：本次研究包含了在白血病融合基因和APL研究中多个国际上领先的原创成果。首先，本次研究首次报道了三段式融合基因，且可以预测三段式融合基因不仅在不典型APL中存在，在其他白血病中也可能存在。这提醒我们对白血病融合基因的鉴定（特别是对不熟悉的新的融合基因鉴定）和研究时，应留意对融合基因序列的全面鉴定。目前我们已经在其他白血病中也发现了三段式融合基因，并在着手开展相关的研究。

其次，本次研究首次报道了基因组中的转座子序列参与白血病融合基因的发生。既往报道的近200例病例中，可能有大量患者为三段式融合基因，但未能得到准确鉴别。其原因主要在于维甲酸受体尾部丢失后形成的融合大多由转座子序列参与形成。转座子序列是数千万年前整合到人基因组中的病毒基因序列，由于病毒基因的来源和复杂的变异机制，导致转座子序列极难分析。本研究首次发现转座子序列通过转座机制广泛地参与了RAR基因尾部的断裂和拼接。由于转座子序列极难分析，也是之前的研究都未能有效鉴定三段式融合的主要原因。既往报道的融合基因都是人蛋白编码基因之间的融合，主要通过染色体易位或微缺失机制导致。此外，本研究首次报道了人基因组中的转座子通过转座机制参与了融合基因的发生，揭示了一种新的融合基因形成的机制，开启了新的融合基因发现和研究的方向。

第三，这项研究对RARA相关不典型APL和RARG相关不典型APL中融合基因图谱的鉴定，从三段式融合的新视角进一步揭示了这两组疾病的关键病因的相似之处，以及多处显著不同之处，进一步提示了不典型APL发病机制的多样性和复杂性。为进一步研究提示了多个新的研究方向，包括进一步认识三种维甲酸受体蛋白之间精细的功能调节差异，以及与生理和病理的相关性。

最后，本研究对三段式RAR融合基因对ATRA耐药机制的阐明，对这部分患者的诊断和治疗有直接的帮助。今后，对于鉴定为三段式RAR融合基因阳性的患者，均应考虑患者对ATRA耐药，无需再尝试使用ATRA治疗，应第一时间积极考虑其他髓系白血病的化疗方案，从而避免无效用药和延误用药。另一方面，这也为进一步研究相关疾病的分子机制和治疗靶点明确了正确的方向。

责任编辑：肿瘤资讯-Mathilda
排版编辑：肿瘤资讯-HALO