文献解读儿童急性髓细胞白血病遗传学特征

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3儿童AML的其他变异

3.13RAS和其他信号途径突变

Ras/MAPK途径是儿童血液恶性肿瘤突变途径之一。Ras激活突变是幼年型粒单核细胞白血病(JMML)的遗传标志,也常发生在淋巴系和其他髓系恶性肿瘤亚型中。Ras通路突变常见于近单倍体B-ALL,伴唐氏综合症B-ALL和高二倍体B-ALL中特别常见,大约在15%的儿童T-ALL中存在。在儿童AML中,Ras途径的突变很常见,包括NRAS和KRAS激活突变,而导致RAS途径的组成性激活的PTPN11和NF1突变则较少见。RAS途径突变常发生于3岁以下儿童,突变频率随年龄增长而降低。低龄儿童AML常见的病因是KMT2ArAML中Ras途径突变的高共发率。约三分之一的儿童KMT2ArAML患者伴有Ras途径突变,其中最常见的是NRAS突变。FLT3突变通常也共同发生在KMT2ArAML中,表明KMT2Ar与激活的信号通路途径变异之间存在协同作用。

图30高二倍体ALL中KRAS、NRAS、PTPN11和FLT3突变示意图

激活的信号通路突变也是CBFAML中最常见的协同变异,在80%的inv(16)患者和65%的t(8;21)患者中有发现相关突变。突变频率最高的基因是KIT,见于40%的CBFAML,FLT3突变见于25%的CBFAML。Ras激活突变可见于在54%的inv(16)和26%的t(8;21)病例中,其中NRAS突变的发生率比KRAS高。有假说称组合突变可引起细胞过度增殖和分化受损,诱发AML发生,那么信号通路突变通常与CBFAML融合蛋白引起的分化受损一起发生可以解释的通。

图31CBFAML分子异常图谱

一项综合分析源自两个成人和儿童的临床试验数据的研究表明,同时携带t(8;21)和酪氨酸激酶途径突变的患者复发风险更高,在此基础上同时还存在黏附素或染色质突变的患者复发率更高,不伴随酪氨酸激酶途径突变的t(8;21)患者在5年时的累积复发率仅为16.3%。

图32t(8;21)AML患者不同突变组合的CIR曲线

儿童特异性基因研究表明KIT突变的预后好坏参半,最近对COGAAML试验治疗的儿童CBFAML患者的分析表明,携带KIT突变的患者,尽管使用CD33靶向抗体-药物结合物gemtuzumabozogamicin改善预后,但患者复发风险仍高。

像上述的FLT3一样,这些额外的激活信号突变中很多可作为治疗靶点。鉴于儿童血液系统恶性肿瘤中Ras途径突变的发生率很高,有效靶向激活的Ras可能会带来有益影响。但目前针对Ras靶点的研究尚未成功,而最近直接靶向Ras的小分子在临床前试验表现出活性。另外,下游靶点被证明研究难度较小,因此,靶点研究方向更多开始针对Ras下游的MAPK和PI3K信号通路。在复发/难治性儿童血液系统恶性肿瘤中MEK和PI3K的安全性和有效性的临床试验正在进行。

ABL1酪氨酸激酶的强效抑制剂达沙替尼(目前已被FDA批准用于治疗携带BCR-ABL1融合蛋白的CML和Ph+B-ALL患者),也可有效抑制KIT(包括最常见于CBFAML的突变形式)。考虑到CBFAML中KIT突变的频率,研究达沙替尼与标准化疗联合使用的试验正在进行(NCT,NCT,NCT)。

3.14表观遗传调控因子的突变

表观遗传失调被越来越多地认为是包括AML在内的癌症标记,越来越多的重现性表观遗传调控因子突变被鉴定出来。DNMT3A突变见于约20%的成人AML患者,预后不良。

图33髓系和淋系肿瘤中DNMT3A不同突变频率

图34不同AML研究小组中伴/不伴DNMT3A患者生存分析

TET2的功能突变丧失可使甲基化的DNA胞嘧啶羟化,导致细胞复制相关的DNA甲基化被动丧失,TET2突变约占成人AML病例的10–15%。此外,IDH1和IDH2突变见于20%的成人AML患者,可通过抑制TET蛋白,减少关键TET2辅因子α-2的产生而促进白血病的发展。这些DNA甲基化调节因子常见于成人AML,少见于儿童AML。约6%儿童AML患者存在TET2功能缺失突变缺失突变,2-3%存在IDH2突变,而儿童AML中DNMT3A和IDH1突变几乎从未发生。

图35成人和儿童AML相关突变频率

成人和儿童患者的DNA甲基化调节剂突变谱存在明显差异,儿童与成人的白血病发生机制不同。最近有研究证明DNMT3A突变是克隆性造血(CH)中最常见的驱动突变,TET2突变排第二。克隆性造血是一种与衰老有关的疾病,当单个造血干细胞获得导致它产生更多的血细胞(包括白细胞)的突变时,克隆性造血就会发生。与没有CH的个体相比,存在CH的个体患血液恶性肿瘤的风险更高。由于CH是衰老现象,因此在儿童血液恶性肿瘤中,该过程不是疾病的主要驱动因素。虽然CH在儿童疾病中相对罕见,但如果识别出这些DNA甲基化调节因子突变,可以考虑针对性的干预措施,例如低甲基化剂和IDH抑制剂。

许多其他表观遗传调控因子也通常在AML中发生突变。AML中常见影响一类蛋白功能的突变,这种蛋白是多梳抑制复合物2(PRC2)成员或与之相互作用的蛋白,该蛋白可严格调节造血过程中的基因表达,包括通过组蛋白3(H3K27)末端赖氨酸27的甲基化对HOX基因的调节。AML中影响PRC2功能的突变包括EZH2(PRC2的酶促成分),ASXL1(通过直接相互作用调节PRC2功能)和KDM6A(H3K27脱甲基酶)的功能缺失突变。在儿童AML中,EZH2和ASXL1突变的频率与成人AML相似,约为5%。EZH2和ASXL1突变常见于t(8;21)CBFAML中,ASXL1旁系同源物ASXL2的突变在t(8;21)AML中也很常见,但在其他亚型中很少见。总体而言,t(8;21)患者中有42%携带ASXL1,ASXL2,EZH2和KMD6A突变,在inv(16)CBFAML患者中,仅占6%。

图36CBFAML患者中突变基因及频率

此外,黏附蛋白复合物(环状的多蛋白复合物,参与有丝分裂过程中的姐妹染色单体凝聚,并通过调节较高阶的染色质结构来调节基因转录)经常被包括RAD21,SMC1A,SMC3和STAG2的功能丧失性突变所靶向。虽然总体上黏附蛋白复合物突变在儿童AML中相对较少,但如果存在的话,常见于t(8;21)AML,在inv(16)AML中非常少见。这种突变模式强烈暗示染色质结构的改变可能与t(8;21)中的RUNX1-CBFA2T1融合蛋白特别协作,以驱动白血病的发生。总体而言,需要更多数据来确定表观遗传修饰突变在儿童AML所有亚型中的预后影响,但是鉴于目前样本量较小,这些研究仍具有挑战性。

3.15儿童AML其他罕见遗传异常

通过对大量儿童和成人AML患者样本进行下一代测序,鉴定出许多非常罕见的变异,其中一些似乎只出现在儿童中。尽管成人和儿童AML都存在有一些重现性基因突变,但突变频率不同,某些基因突变,比如KRAS,NRAS,MYC,WT1,CBL和GATA2,成人比较少见。相反,某些变异在成人AML中相对常见,但在儿童极为罕见,比如预后不良的TP53和RUNX1基因突变。

图37儿童和成人不同基因突变频率比较

此外,最近在儿童AML中发现了许多罕见融合,其中大多数在成人中也极为罕见,有些仅在儿童有发现。这些罕见融合包括非KMT2AMLLT10融合,包括FUS,ERG和新型ETV6融合在内的ETS家族转录因子融合,以及涉及NPM1的罕见融合。

图38初发儿童AML患者新的鉴定的/罕见的融合基因

另外,在儿童病例中还有许多包括MBNL1,ELF1和ZEB2在内的基因缺失的相关报道。对于许多罕见的儿童特异性变异,目前尚无治疗反应和预后相关的数据。期望从多个大型儿童肿瘤学联合会收集数据,最终完全确定儿童特异性变异对预后的影响。

4结论

儿童AML基因组谱的确定已接近完成。大规模测序工作已在许多方面推动了该领域的发展,包括完善危险分层及针对特定遗传变异(例如,针对FLT3突变AML的TKI)的靶向治疗的确定。此外,发现AML的遗传驱动因素在婴儿、儿童、青少年和成人中存在巨大差异,可以为不同年龄正常血细胞生成的调节以及白血病的年龄依赖性发展提供新视角。展望未来,新发现的基因变异无疑为白血病的发生提供更多的生物学信息。确定这些新发现的变异是否为真正的肿瘤依赖性因素将对寻找新的靶向治疗方法至关重要,靶向通路的治疗方法也在不断研究中。此外,鉴于罕见变异的预后影响还不确定,将不断增加的遗传变异纳入复杂的危险分层中的算法尚不清楚。尽管挑战还有很多,但科学家们一直以改善危险分层疗法和靶向治疗方法为最终目标,最近对儿童AML基因组谱的研究已取得重大进展。

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