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不典型急性早幼粒细胞白血病关键发病和全反式维甲酸耐药机制研究进展

03月20日

来源：白血病·淋巴瘤

由于全反式维甲酸（ATRA）和砷剂的成功应用，PML：：RARA融合基因阳性的急性早幼粒细胞白血病（APL）的治疗已经获得极大成功。但仍有部分患者细胞形态、免疫表型和基因表达谱表现为APL表型，但PML：：RARA阴性，也被称为不典型APL。在不典型APL患者中已报道20余种维甲酸受体相关的融合基因，并且发现所有可评估的RARG融合基因阳性患者和约半数少见型RARA融合基因阳性患者对ATRA耐药，但目前缺乏相关的分子机制研究。结合第65届美国血液学会年会报告，对我国在不典型APL的关键发病和ATRA耐药机制方面取得的重要进展进行报道。

急性早幼粒细胞白血病（APL）作为急性髓系白血病（AML）中一组具有独特的实验室检查和临床特征的亚型，绝大多数患者携带PML：：RARA融合基因，并且已经成为其主要的分子诊断指标。APL的自然病程急骤且凶险，患者常早期死于颅内出血等并发症，因此也被称为血液病中的急症。中国专家在APL的治疗方面做出了卓越的贡献，先后发现全反式维甲酸（ATRA）和砷剂治疗经典PML：：RARA阳性的APL（PML：：RARA-APL）疗效显著。通过联用ATRA和砷剂为主的治疗方案，PML：：RARA-APL已经可以获得极高的治愈率，现已成为白血病甚至各种肿瘤精准诊疗的范例。

但仍有一些患者细胞形态、免疫表型甚至基因表达谱表现为APL，但PML：：RARA阴性，被称为不典型APL（aAPL）。在aAPL患者中已报道20余种维甲酸受体基因（RAR）相关的融合基因，并且新的融合基因仍不断被报道。既往研究中还显示几乎所有可评估的RARG融合基因阳性的aAPL病例（RARG-aAPL）和近半数RARA融合基因阳性的aAPL病例（RARA-aAPL）对ATRA治疗无效，但一直以来缺乏相关的机制研究。

1　小细环病毒（TTMV）相关的aAPL

2021年11月意大利的Astolfi等报道在2例儿童aAPL患者中发现TTMV的部分基因组片段插入到RARA基因第2号内含子，从而导致TTMV：：RARA融合基因和aAPL的发生。这是首次报道的病毒基因和人类基因发生融合导致肿瘤的病例。2022年6月美国的Sala-Torra等报道了1例39岁的TTMV：：RARA阳性aAPL（TTMV：：RARA-aAPL）病例。陆道培医院的团队报道了另外3例TTMV：：RARA-aAPL病例，均为儿童。

在第65届美国血液学会（ASH）年会上，Zhou等报道了来自中国4个中心的7例TTMV：：RARA-aAPL的病毒整合片段和融合转录本的序列特征，及其导致aAPL发生机制的研究。7例病例中，6例是儿童，包括3例来自陆道培医院的儿童病例，这3例来自于一个包括930例成年人和205例儿童患者的AML研究队列（尚未发表数据）。该队列的资料显示TTMV：：RARA主要见于儿童AML，并且可能是除PML：：RARA外最常见的RAR相关融合基因。该报道揭示了TTMV整合片段中的表达调控和蛋白编码序列提供了响应RUNX1转录因子调控的嗜髓系细胞性、异常启动融合序列表达、介导融合蛋白形成同聚物，并且具有强蛋白磷酸酶活性等多方面的机制，这些因素协同作用导致TTMV：：RARA-aAPL的发生。

TTMV：：RARA-aAPL可能并不罕见，但病毒序列的高度变异为该融合基因的鉴定带来挑战。即使进行了全转录组基因测序（WTS），仍需采用针对病毒序列进行优化的生物信息分析流程，才能有效鉴定TTMV：：RARA融合基因。已报道的病例资料显示，TTMV：：RARA-aAPL的临床表现和治疗呈现很强的异质性，患者可能易发生髓外病变，难治易复发，总体预后较差，有效的治疗方案亟待进一步研究。

2　RARA-aAPL的关键发病和耐药机制

除常见的PML基因外，已报道的其他RARA融合伙伴基因已超过20种，该数目还在不断增加。不同的RARA-aAPL病例对ATRA的治疗反应有显著差异，如NPM1：：RARA和IRF2BP2：：RARA阳性的患者对ATRA治疗反应敏感，而ZBTB16：：RARA和STAT5B：：RARA等阳性的患者对ATRA治疗耐药。目前除了已报道因融合蛋白的ZBTB16部分具有不受ATRA调控的与转录共抑制复合体结合的能力，从而导致ZBTB16：：RARA对ATRA治疗耐药之外，其他临床表现对ATRA耐药的RARA融合基因的耐药机制仍缺乏研究。甚至在STAT3：：RARA和STAT5B：：RARA的病例报道和实验研究中，都观察到体外细胞实验中模拟的STAT3：：RARA和STAT5B：：RARA融合蛋白对ATRA的反应良好，这与患者的临床耐药现象相反。在第65届ASH年会上，Chen等报道的关于RARA-aAPL的研究对这个矛盾现象给出了明确的答案。

Chen等研究首先在1例aAPL先证病例中，使用多种分子生物学方法确认发生了一种新型的STAT3：：RARA：：LTR40a串联融合基因，作者将其定义为"三段式融合"。即RARA基因不仅发生了5'端断裂，且与STAT3基因融合，还发生了3'端断裂并且与转座元件LTR40a融合。蛋白结构分析显示，3'端的断裂和融合导致了RARA蛋白的截短和其配体结合结构域（LBD）中第12个螺旋结构（H12）丢失。RARA蛋白LBD的第11和12个螺旋结构（LBD-H11_12）在响应ATRA作用时发生构象转变，在介导RARA蛋白与共抑制复合体解离并且与共激活复合体结合的过程中发挥关键作用。因此，RARA 3'端融合导致的LBD-H11_12/H12截短导致融合蛋白失去ATRA作用时的变构响应能力，成为介导aAPL发病和对ATRA耐药的关键分子机制。

为了验证这种三段式融合和LBD-H11_12/H12截短在RARA-aAPL中的重现性，该研究团队进一步分析了来自中国10个中心的其他22例RARA-aAPL病例。结果确认了三段式融合在RARA-aAPL中的重现性，并且发现3'端融合序列特征与5'端的融合伙伴基因具有相关性。在这些三段式融合中，尽管RARA 3'的断裂位点有所差异，但它们都导致了LBD-H12/11_12的部分或完全截短。体外细胞实验进一步验证了有完整RARA-LBD的融合蛋白对ATRA反应良好，而发生LBD-H12/H11_12截短的融合蛋白完全丧失了对ATRA的反应性。

Chen等研究原创性地揭示了部分RARA-aAPL患者中共有发病和ATRA耐药的关键分子机制。既往的研究由于主要关注RARA 5'端的融合而忽视了其3'端的融合事件，在细胞实验中构建的也都是RARA 5'端发生融合而3'端完整的融合蛋白，未能正确模拟患者中实际存在的三段式融合蛋白，因此得到与临床表现相反的结果。

3　RARG-aAPL的关键发病和耐药机制

目前已报道8种RARG的融合伙伴基因，所有可评估的RARG-aAPL病例均表现为对ATRA治疗耐药。但与临床观察的现象相反，多项研究中体外实验模拟的RARG融合蛋白对ATRA都显示出良好的反应性。在第65届ASH年会上，Zhou等报道的关于RARG-aAPL的研究，对这一现象给出了明确的答案。该研究团队首先在3例RARG-aAPL先证病例中分别鉴定了NPM1：：RARG：：NPM1、HNRNPC：：RARG：：HNRNPC和PRPF19：：RARG：：PRPF19融合基因。为了验证这种新形式的三段式融合在RARG-aAPL中的重现性，该研究团队进一步对来自中国11个中心的22例RARG-aAPL病例进行了深入分析，并对其分子机制进行研究。

Zhou等的研究结果清晰地揭示了所有RARG-aAPL病例中均表现为RARG三段式融合基因，是这组疾病中严格重现的分子异常形式。分子机制研究显示在三段式RARG融合中，5'端融合事件介导融合蛋白的异常表达，3'端融合事件导致RARG LBD-H11_12截短。该研究同时阐明了RARG融合导致APL发病和ATRA耐药的关键分子机制。值得注意的是，RARA-aAPL和RARG-aAPL这两组疾病中的三段式融合在融合基因结构和关键的分子机制方面有相似之处，但又有多种不同的特征。另外，该研究与Chen等报道首次揭示转座元件参与融合基因形成和白血病的发生。

4　总结和展望

虽然经典的PML：：RARA-APL已经获得极高的治愈率，但aAPL患者的总体治疗效果和预后仍不乐观。既往关于aAPL相关RAR融合基因的研究主要关注于RAR基因的5'端断裂及其与人编码基因的融合。Chen等和Zhou等的研究成果分别从3个方面揭示了aAPL中新发现的导致发病和对ATRA耐药的分子机制。

TTMV：：RARA的发现不仅为之前鉴定为RAR融合基因阴性的aAPL带来了新的答案，并且代表了一种新的病毒基因导致肿瘤发生的机制。而在所有RARG-aAPL中均严格重现、在RARA-aAPL中表现为5'融合伙伴相关性的三段式融合基因的发现，为这部分aAPL患者的关键发病和对ATRA耐药的分子机制带来了明确的答案。由于三段式RARA或RARG融合基因阳性的患者从分子机制上丧失了响应ATRA治疗的可能性，因此正确鉴定这些患者，对于避免无效的ATRA治疗有关键意义。这些关键致病和耐药分子机制的发现，也为治疗方案研究提供了明确的方向，也将成为aAPL精准诊疗研究中重要的里程碑式的发现。

参考文献

不典型急性早幼粒细胞白血病关键发病和全反式维甲酸耐药机制研究进展，DOI： 10.3760/cma.j.cn115356-20231229-00123

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