張曉曉綜述，于潔審校

（重慶醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院血液腫瘤科，重慶400014）

兒童急性淋巴細胞白血病的生物學特征

張曉曉綜述，于潔△審校

（重慶醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院血液腫瘤科，重慶400014）

前體細胞淋巴母細胞白血病淋巴瘤；分子生物學；兒童；綜述

兒童急性淋巴細胞白血?。╝cute lymphoblastic leukemia，ALL）占兒童急性白血病的75%～80%。根據(jù)淋巴細胞類型，ALL可分為急性B淋巴細胞白血?。˙ALL）和急性T細胞白血病（T-ALL），其中B-ALL占85%，T-ALL占15%。B-ALL的預后較T-ALL相對好。在目前規(guī)范、先進的治療方案下，緩解率可達到90%以上，5年無事件生存率（event flee survival，EFS）已超過80%。近年來，隨著診療技術的發(fā)展使ALL患兒的生存率顯著提升，但是與疾病進展、復發(fā)和藥物毒性反應相關的死亡率仍較高，目前有10%～15%的ALL患兒死于疾病本身和治療相關的并發(fā)癥。

兒童ALL是一種具有多種生物學特性的疾病，是由一系列細胞和遺傳學改變所引起。對ALL生物學特性的認識有助于其治療效果、預后和生存質(zhì)量更進一步的提高。隨著細胞和分子遺傳學技術的不斷發(fā)展，染色體異常檢出率越來越多，相關基因的發(fā)現(xiàn)也逐漸深入，兒童ALL染色體中隱含的亞顯微基因增加或缺失逐漸被發(fā)現(xiàn)；許多新的ALL相關的遺傳學改變通過全基因表達譜分析、全基因組測序、DNA拷貝數(shù)變異（CAN）、單核苷酸多態(tài)性（SNP）和表觀遺傳學研究逐漸被認識，ALL的發(fā)病機制也日漸清晰，目前已經(jīng)成為影響診斷、治療和預后的重要因素，并有助于學者尋找新的分子靶向治療靶點。本文簡要綜述兒童ALL的生物學特征。

1　B-ALL

1.1細胞及分子遺傳學異常

1.1.1細胞遺傳學異常在過去30年，近90%的ALL被檢測出有染色體的改變。兒童ALL常見的細胞遺傳學異常包括：（1）染色體數(shù)量改變，超二倍體（染色體數(shù)量大于46）和亞二倍體（染色體數(shù)量小于46）；（2）染色體結構改變，4種常見染色體易位及其形成的融合基因有t（12；21）（p13；q22）/TEL-AML1（ETV6-RUNX1）、t（1；19）（q23；p13）/E2A-PBX1（TCF3-PBX1）、t（9；22）（q34；q11.2）/BCR-ABL1及MLL基因重排。

有ETV6-RUNX1（占20%～26%）和超二倍體（占25%～30%）的ALL亞型預后較好，總生存率（overall survival，OS）達90%以上。t（1；19）可見于5%～6%的兒童ALL，既往被認為預后不良，但近年來由于化療強度增大，其預后已有改觀。融合基因1（BCR-ABL1）陽性ALL約占兒童ALL的2%～6%，既往其易復發(fā)、緩解期短、預后極差，屬于難治性ALL，但隨著酪氨酸激酶抑制劑（TKI）如伊馬替尼的使用，其完全緩解（CR）率超過90%，治愈率在過去10年得到很大提升（從35%提升到70%）［1］。MLL基因重排在兒童發(fā)生率約是成人的4倍，6個月內(nèi)嬰兒發(fā)生率最高，接近90%，隨著年齡增大，發(fā)病率逐漸下降，6～12個月嬰兒及兒童發(fā)生率分別為30%～50%及8%左右；其中以t（4；11）（q21；q23）最常見，形成MLL/AF4融合基因，其潑尼松治療反應不良，且易復發(fā)、預后極差。亞二倍體在兒童ALL中的發(fā)病率為1%～7%，預后較差，且染色體越少，預后越差。

1.1.2分子遺傳學異常細胞遺傳學異常在誘發(fā)白血病的發(fā)生中起關鍵作用，同時也直接影響ALL的治療和預后。然而，細胞遺傳學異常并不能代表ALL發(fā)生、發(fā)展的全部，實驗模型證實，基因協(xié)作突變是誘發(fā)ALL的必要條件。高分辨全基因組分析方法的出現(xiàn)，使作者能夠檢測出更多新的分子遺傳學異常，指導ALL的分型、治療，有助于提高預后。

SNP芯片研究發(fā)現(xiàn)，平均6.4個CAN可從每例ALL患兒中被鑒別出，相關基因包括腫瘤抑制基因、凋亡相關基因、細胞周期調(diào)控基因、淋巴細胞分化調(diào)節(jié)基因、信號肽、小分子RNA和藥物反應性相關基因等［2］。近年來，基因組分析及SNP等相關研究發(fā)現(xiàn)，40%的B-ALL存在基因異常，其中最常見的調(diào)控B淋巴細胞發(fā)展的基因是PAX5，此外還有IKZF1及EBF1。研究顯示，伴PAX5基因缺失較不伴PAX5基因缺失的兒童ALL，其在治療第8天及第29天微小殘留?。∕RD）水平較低［3］，提示PAX5基因缺失可能與預后相關。IKZF1基因是淋巴細胞形成過程中必需的轉錄因子，IKZF1基因缺失的發(fā)生率為28.6%，存在于80.0%的BCR/ABL陽性ALL患者，與ALL復發(fā)、死亡及第二腫瘤發(fā)生等不良預后密切相關。

1.2高危B-ALL

1.2.1BCR-ABL樣ALLIKZF1基因缺失是BCR-ABL1陽性ALL的特殊標記，但是，在BCR-ABLl陰性、無Ph染色體及BCR-ABL1融合基因的高危ALL亞型中也發(fā)現(xiàn)了IKZF1基因缺失，其與BCR-ABL1陽性ALL有相似的基因表達譜，稱之為BCR-ABL1樣ALL。BCR-ABL樣ALL在兒童的發(fā)病率為10%，在年長兒可達30%。Vitanza等［4］發(fā)現(xiàn)，IKZF1基因缺失與如PAX5、CRLF2等其他基因發(fā)生協(xié)同作用可能是導致BCR/ABL陰性B-ALL患兒發(fā)生耐藥的原因。此外，在高危BCR-ABL1陰性ALL中大約10%檢測出JAK基因突變，其與IKZF1基因改變和CDKN2A/B基因缺失有一定相關性［5］。也有研究表明，CRLF改變與JAK1或JAK2的活性突變相關，且可發(fā)生協(xié)同作用，共同引發(fā)JAK-STAT通路激活，促進ALL的發(fā)生［6］。這使酪氨酸激酶抑制劑治療這一高危ALL成為可能。

1.2.2ALL伴21號染色體內(nèi)部擴增（iAMP21）iAMP21可見于2%的兒童ALL，其具有21號染色體的不穩(wěn)定性，被視為細胞遺傳學的高風險，是新近發(fā)現(xiàn)的具有預后指導意義的遺傳學改變。通過熒光原位雜交技術方法發(fā)現(xiàn)，其最常見的擴增區(qū)域包含RUNX1基因。iAMP21最常見于7～13歲兒童，具有初診低白細胞計數(shù)、高復發(fā)率、低生存率的特點，需要進行高強度化療［7］。

1.2.3與唐氏綜合征（Down′s syndrome，DS）伴發(fā)的ALL21號染色體三體是DS的遺傳學基礎。DS兒童的ALL患病風險是正常兒童的10～20倍。目前，這條多出的21號染色體在ALL發(fā)生機制中的具體角色尚不清楚。DS-ALL在T-ALL中發(fā)生率低，常發(fā)生如ETV6-RUNX1等染色體易位。DS-ALL由于易復發(fā)且治療相關死亡率高而預后不良［8］。有研究發(fā)現(xiàn)，DS-ALL患者中CRLF2基因過度表達可高達50%～60%［9］，提示其與DS患兒的ALL形成密切相關。CRLF基因與JAK基因的突變協(xié)同作用導致JAK-STAT通路激活，這使JAK酪氨酸激酶抑制劑成為DS-ALL的潛在治療靶點。

2　T-ALL

2.1細胞及分子遺傳學異常

2.1.1細胞遺傳學異常兒童T-ALL存在多種染色體易位，從而形成了T細胞受體（TCR）基因與編碼轉錄因子基因的融合，進而導致轉錄因子在白血病細胞內(nèi)的畸形表達。目前已確定了約40%涉及TCR的T-ALL染色體易位，例如t（10；14）（q24；q11）可導致TLX1（HOX11）過表達，常預后較好，其在兒童T-ALL中發(fā)生率為7%；而t（5；14）（q35；q32）在T-ALL發(fā)生率為13%，其引起的TLX3（HOX11L2）過表達系高危因素，預后較差。t（1；14）（p32；q11）或t（1；7）（p32；q35）可導致TAL/LMO亞型中TAL1的激活，預后良好。此外，有5%～10%的TALL患兒存在MLL基因重排。

2.1.2分子遺傳學異常以基因表達譜為基礎的TALL可分為4種主要遺傳學亞型：TLX3、LYL1+LM02、TALl+LM01/LM02、TLX1。超過50%的T-ALL存在NOTCH1基因突變，其是T-ALL中常見的體細胞突變［10］。FBXW7基因突變見于8%～10%的T-ALL患兒，其與NOTCH1基因突變伴生提示預后良好［10］。SIL-TAL1融合基因見于3%的T-ALL，可導致TAL1基因過表達，從而使T細胞過度增殖發(fā)育進而導致白血病發(fā)生。NUP214-ABL1融合基因發(fā)生率約為6%，可引起酪氨酸激酶活性異常，對酪氨酸激酶抑制劑治療有效。30%～70%的T-ALL患者存在CDKN2A/2B抑癌基因丟失，可導致白血病發(fā)生。

2.2早期前體T細胞ALL（early T-cell precursors ALL，ETP-ALL）ETP-ALL是T-ALL中預后極差的獨立生物學因素，發(fā)病率約為13%，是一種極高危T-ALL亞型。ETP-ALL細胞是一組仍然保留有干細胞樣特征的不成熟胸腺細胞。一項全基因組測序研究發(fā)現(xiàn)，ETP-ALL患者存在細胞因子受體、RAS信號基因、造血相關基因、組蛋白修飾基因的高頻突變，同時也發(fā)現(xiàn)了一些新的如DNM2、ECT2L和RELN的復發(fā)突變［11］。ETP-ALL對常規(guī)潑尼松、長春新堿及門冬酰胺酶療效欠佳。研究發(fā)現(xiàn)ETPALL存在糖皮質(zhì)激素耐藥，ETP-ALL誘導治療第1療程后MRD檢出率、誘導緩解失敗率及血液學復發(fā)率均顯著高于典型T-ALL；且ETP-ALL相較于MRD而言，對預后不良有更強的預示作用［12］。因此，早期識別ETP和及早調(diào)整治療方案，對提高療效至關重要。

3　ALL的表觀遺傳學

細胞和分子遺傳學進展為ALL的診治和預后做出了巨大貢獻。但是，伴隨著表觀遺傳學的發(fā)展和應用，越來越多的研究者開始意識到腫瘤的形成不單單依賴于遺傳物質(zhì)的改變，在很多情況下，表觀遺傳學修飾在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和惡化中均是必需的。表觀遺傳學包括DNA甲基化、組蛋白乙?；取Ｆ渲蠨NA甲基化是最主要的分子機制。DNA甲基化與基因表達譜密切相關，不同的DNA甲基化使ALL的不同亞型各具特色［13］。一些發(fā)生在ALL促凋亡基因或細胞周期調(diào)控基因的啟動區(qū)超甲基化，可能與預后不良相關。復發(fā)患者啟動子甲基化的增強證實表觀遺傳可以影響ALL的藥物耐藥性的形成。組蛋白修飾的基因突變在T-ALL中更常見［14］。不同的MLL融合蛋白對染色質(zhì)結構的特色調(diào)控是通過組蛋白修飾實現(xiàn)的，這說明伴MLL重排的ALL是表觀遺傳的惡性腫瘤。表觀遺傳學和基因結構改變之間的相互影響及表觀遺傳治療（如組蛋白去乙?；敢种苿┖虳NA甲基轉移酶抑制劑）的發(fā)展為干預治療提供了契機。

4　ALL復發(fā)的生物學特性

通過對同一病例初診和復發(fā)樣本的研究［15］，使復發(fā)克隆進化理論及與藥物耐藥和靶向治療相關的通路得到更充分的認識。在該研究中，盡管90%的病例呈現(xiàn)出不同的CNA，但86%的復發(fā)樣本與初診樣本存在克隆相關性，復發(fā)克隆常常在初診時已經(jīng)存在，提示它們通過治療“選擇”而呈現(xiàn)出來。在一些病例中，復發(fā)樣本和初診樣本存在相同或相反的遺傳學改變，而后者很可能標志著第二腫瘤的發(fā)生。同時發(fā)現(xiàn)許多復發(fā)病例優(yōu)勢克隆的出現(xiàn)與如CDKN2A/B、IKZF1等耐藥基因的出現(xiàn)相關。在近期的研究中發(fā)現(xiàn)，約20%的復發(fā)ALL存在NT5C2基因突變［16］。NT5C2基因編碼與核苷酸及核苷酸類似藥物代謝有關的酶，促進核苷酸類似物如巰嘌呤和硫鳥嘌呤的失活。巰嘌呤和甲氨蝶呤作為ALL維持治療中的主要藥物，NT5C2基因突變會導致藥物耐藥和早期復發(fā)。此外，復發(fā)ALL中存在CREBBP基因（削弱組蛋白乙?；饔煤蛯REBBP靶基因的轉錄調(diào)控）突變、MSH6基因的片段性缺失和糖皮質(zhì)激素受體NR3C1的缺失。這些與復發(fā)相關的克隆選擇或克隆進化，導致耐藥的發(fā)生和預后不良，今后也可能成為ALL的治療靶點。

5　ALL的遺傳易感性

除DS和少數(shù)DNA修復機制缺失（如共濟失調(diào)毛細血管擴張癥和布魯姆綜合征）外，ALL的遺傳易感性很少被得知。在常見的有腫瘤易感性的疾病如李-佛美尼綜合征（由TP53遺傳基因突變引起）中惡性血液病的發(fā)生率為4%，其中約一半是ALL。一項關于ALL亞二倍體全基因組和全外顯子測序的研究揭示，91%的低亞二倍體ALL患兒（32～39個染色體）存在TP53突變［17］。在43%的這部分患者中，TP53基因突變也存在于非腫瘤細胞的DNA中，這暗示李-佛美尼綜合征和低亞二倍體ALL之間存在一種尚未明確的聯(lián)系，這對遺傳咨詢有一定影響。最近，家系的全外顯子測序發(fā)現(xiàn)一種新的家族性白血病綜合征，其PAX5基因發(fā)生遺傳性突變［18］。PAX5基因是一種轉錄因子，其對維持B細胞的功能和特性具有重要意義。

目前，全基因組關聯(lián)研究（GWAS）發(fā)現(xiàn)，ARID5B、IKZF1、CEBPE、CDKN2A和PIP4K2A-BMI1基因存在多態(tài)性，這些基因在ALL中占主導地位。不同種族患者的基因突變發(fā)生率存在極大差異，可能導致ALL發(fā)病率的種族差異。每一個變異型在ALL的發(fā)生上均占有一定比例（優(yōu)勢比為1.5∶1～2∶1），但又獨立地、累積地促成ALL的遺傳易感性［19］。在ALL患者中，CDKN2A和IKZF1也是體細胞突變的靶點，揭示遺傳和體細胞突變在ALL的發(fā)病機制上有協(xié)同作用。有趣的是，ALL不同于亞型的發(fā)生，也受基因遺傳的影響。在TP63基因（TP53家族成員之一）內(nèi)含子區(qū)的SNP使ETV6-RUNX1基因陽性ALL具有遺傳易感性［20］，在GATA3基因上的SNP使BCR-ABL1樣ALL與其潛在的體細胞突變（IKZF1基因缺失、CRLF2基因重排和JAK基因突變）具有遺傳易感性［21］。

6　毒性反應

個體的基因組成可以影響藥物的轉運、代謝、藥效和毒性反應。巰嘌呤甲基轉移酶（TPMT）活性缺失發(fā)生在約10%的具有TPMT基因多態(tài)性的個體中。TPMT活性減低導致細胞內(nèi)有活性的巰嘌呤代謝產(chǎn)物堆積，從而引起嚴重的骨髓抑制。研究發(fā)現(xiàn)，巰嘌呤相關的骨髓抑制在TPMT基因純合子、雜合子和野生型患者中的累積發(fā)生率分別為100%、35%和7%。在藥物遺傳學指導臨床治療中，根據(jù)TPMT的基因型調(diào)整巰嘌呤的劑量可使化療能夠耐受且依然有效。在候選基因和全基因組研究中發(fā)現(xiàn)了與類固醇激素誘發(fā)的骨壞死［22］、長春新堿誘發(fā)的周圍神經(jīng)病變［23］、蒽環(huán)類抗生素誘發(fā)的心臟毒性［24］和天門冬氨酸過敏［25］相關的生殖細胞變異型。這些均可用于指導臨床治療。

7　治療反應

遺傳基因突變可以通過影響宿主抗白血病的傾向、腫瘤微環(huán)境和ALL的相互作用及腫瘤的生物學特性導致ALL患者治療反應的改變。在全基因組水平，一項關于487例ALL兒童中超過40萬生殖細胞基因多態(tài)性的研究中，共鑒別出102個與誘導緩解治療末期的MRD有顯著關系的SNPs（代表71個獨特的基因位點）［26］。20%具有高水平MRD的SNP基因型與甲氨蝶呤和依托泊苷的暴露減低有關，這歸因于化療間歇的延長和細胞內(nèi)有活性的多聚谷氨酸甲氨蝶呤的減少。這些發(fā)現(xiàn)強化了宿主基因?qū)χ委煼磻挠绊?。一項關于2 535例ALL兒童的GWAS，鑒別出134個始終與預后相關的SNP，它們中的大多數(shù)即使在根據(jù)已知危險因素（如MRD、分子學亞型）調(diào)整治療后對預后仍有影響。

8　小結

充分了解兒童ALL生物學特性，有助于研究ALL的發(fā)病機制、預后和治療。除常見的細胞遺傳學異常對預后的影響之外，關鍵基因改變的功能研究有助于對ALL發(fā)病機制的理解。根據(jù)遺傳學異常進行危險度分層并指導治療，可以改善預后，提高患兒生存率。

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（2016-01-13）