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慢性粒细胞白血病急变相关基因研究进展

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更新时间:2010年08月21日

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慢性粒细胞白血病(CML)是一种起源于多能造血干细胞的血液系统恶性疾病。根据其临床进展,可分为慢性期(CP),加速期(AP)和急变期(BC)。加速期和急变期表现为分化受阻,不受髓细胞生成调节因子的调节。研究CML急变的分子机制一直成为国内外的研究热点。近年来,许多临床和实验观察都显示CML急变时涉及到许多基因的改变,现将研究现状综述如下。 

1 BCR-ABL基因与CML急变 

早在1960NowellHungerford就在CML患者的白血病细胞中发现了费城染色体(Ph染色体)1973年,Rowley等应用染色体分带技术,证明Ph染色体是由于t(9;22)(q34.1;q11.21)而形成的。 

位于9q34上的ABL原癌基因易位至22q11BCR基因3′端,形成BCR-ABL融合基因,其产物为相对分子质量为210×103BCR-ABL融合蛋白(p210)。与正常的ABL蛋白相比,p210有更强的酪氨酸蛋白激酶活性,在体外能使造血祖细胞转化。Daley等[1]在骨髓移植模型中,将人BCR-ABL基因导入小鼠骨髓细胞,再输入接受致死剂量照射的同系小鼠,结果在绝大多数受体小鼠产生了类似人CML的病变,这些研究肯定了p210在白血病发生中起直接作用。 

根据22号染色体断裂点的精确定位,可将M-BCR重组分为两个区域,即M-BCR5′端和3′端重组(见图1)Schaefer-Rego等[2]认为M-BCR内的断裂点定位可能与CML急变相关,尤其断裂点在3′端的容易急变。也有学者认为:BCR断裂部位(亚区b2或亚区b3)与患者的病程、存活期及预后无明显关系,但与患者急变的细胞类型有一定的关系。断裂点在亚区b2与亚区b3比较,发生急性髓系白血病(AML)的急变明显多于急性淋巴细胞白血病(ALL)的急变[3]。但不少学者未能证实这些相关性,现认为这些不同的结果可能是由于对病例选择的差异以及对确切发病期估计的不同所致。 

  

1 BCR基因结构简图(↑为断裂点位置) 

Ph染色体也出现在5%20%ALL2%AML中,此时至少有50%BCR断裂点位于m-BCR(也称为次要断裂点丛集区),可形成较小的BCR-ABL融合基因,产生相对分子质量为190×103的融合蛋白质。与p210相比,p190有更强的酪氨酸蛋白酶活性和转化潜能。不少研究表明,p190仅出现在急性白血病细胞中,部分CML患者从慢性期向急变期转化与产生p210向产生p190转化有关[4]。 

BCR断裂点还位于u-BCR(见图1),产生e19a2BCR-ABL融合基因,产生相对分子质量为230×103的融合蛋白质。与p210p190相比,p230多见于慢性中性粒细胞白血病(CML-N),其临床病程经过良好,不易发生急变[5]。 

近来,有些学者还注意到BCR-ABL基因表达水平与CML急变有关。CML患者从慢性期发展到急变期,往往伴随着BCR-ABL mRNA水平的明显升高,BCR-ABL基因的表达状况和CML细胞的成熟度呈负相关,而且这一分子生物学改变可发生于细胞形态学变化之前[67]。进一步研究表明:BCR-ABL是一种抑制凋亡的基因,能通过抑制细胞凋亡,而使细胞数量增加[8],基因组的内在不稳定性也随之增加,这样细胞就容易发生第2次突变,从而使CML向急性期发展。BCR-ABL基因转录增加的原因仍不太清楚,有人认为是与干扰素(IFN)对该基因表达的下调作用减弱有关,亦有人推测它与CML急变相对不成熟的单个核细胞所占的比例升高有关[67]。 

CML急变中,Ph染色体除经典的t(9;22)外,还可出现其他多种形式的变异易位和复杂易位,它和CML急变的关系目前仍限于临床病例报道,尚缺少深入的发病机制研究。 

2 其他癌基因与CML急变 

所有编码生长因子,生长因子受体,第二信使以及调节基因转录的基因都有潜在的成为癌基因的可能。癌基因质和量的改变,可导致肿瘤的发生。在CML的病情发展中,也有该因素的参与。除了ABL癌基因外,还涉及到其他癌基因的改变。 

2.1 生长因子基因与CML急变: 

sis基因的蛋白产物是PDGF(血小板衍生生长因子),包括A链和B链形成的异二聚体和同二聚体。巨核细胞、巨噬细胞及其他一些细胞和组织都可合成PDGFPDGF是有效的有丝分裂原和趋化。CML加速期和急变期,PDGF表达量可明显增加,使骨髓原始纤维细胞生长失控,最后导致骨髓纤维化[9]。 

2.2 生长因子受体基因与CML急变: 

粒系集落刺激因子受体基因 (G-CSFR基因),其产物是调节粒系增殖和分化的重要功能物质,许多研究资料证实,在AML中存在着G-CSFR基因的突变,进一步的研究显示,CML急变过程中,亦可伴有该基因突变的发生[10]。 

2.3 Ras基因与CML急变: 

Ras基因的蛋白产物p21是一种膜结合G蛋白,介导许多信号传导途径。近年来,也有不少学者研究了Ras基因与CML急变的关系。在慢性期和急变期,Ras基因的突变率分别为3.6%15.6%,伴有Ras基因突变的患者容易进入急变期[11]。还有资料显示,异常的Ras基因可诱导白血病细胞分泌PTHrP(甲状旁腺激素相关蛋白),该蛋白质与CML急变时出现的高血钙有关[12]。Ras基因突变对于包括CML在内的慢性骨髓增殖性疾病的病程发展均有影响,但也有学者提出异议[13]。 

2.4 转录因子基因与CML急变: 

2.4.1 c-myc基因与CML急变:c-myc基因定位于8q24,编码一个结合蛋白p62c-myc基因表达对细胞的生长调控有两方面作用。一方面参与细胞增殖、分化和细胞周期的调节,另一方面亦能启动凋亡程序。CML急变时,c-myc表达常明显增加,提示它可能也参与CML急变的发生和发展。可能c-myc基因通过抑制粒系分化,增加细胞增殖潜能,同时通过与bcl-2基因的协同作用抑制凋亡,从而促进CML向急变期发展[14]。 

2.4.2 AML1-EVI1融合基因与CML急变:CML急变时,80%的患者可出现附加染色体异常。虽然在3q26区域染色体异常在CML急变时不常见,但inv(3)(q21;q26),t(3;3)(q21;q26),尤其是t(3;21)(q26;q22),往往标志着疾病向巨核细胞急变发展。t(3;21)(q26;q22)的结果,产生AML1-EVI1融合基因,编码相对分子质量为180×103的融合蛋白,其氨基端为50%AML1基因,羧基端含有EVI12个锌指区域和羧基端。目前认为该融合蛋白是一个嵌合的转录因子,具有双重功能。一方面能抑制正常的AML1PEBP2位点结合后的转录,导致粒系分化受阻,另一方面可通过增加AP-1的活性,刺激细胞增殖,从而发挥其癌基因作用,导致疾病向急变期发展[15]。 

3 抑癌基因与CML急变 

由于基因的突变在大多数情况下是使基因功能减弱或消失,而不是基因功能的增加,所以,抑癌基因异常在肿瘤发生中的作用可能更为重要。近年来,抑癌基因在CML急变中的作用也得到了广泛的重视。 

3.1 p53基因与CML急变: 

p53基因是一种抑癌基因,定位于人类染色体17p13.1,全长1620kb,共有11个外显子,编码393个氨基酸。正常野生型p53蛋白是细胞生长的负性调节剂,在细胞周期中,通过阻止G1期细胞进入S期,而使损伤的DNA或染色体有时间得以修复。若损伤严重时,p53蛋白能触发凋亡机制以去除损伤的细胞。p53基因作为基因组的监护点,在保持基因组的内在稳定性和阻止细胞转化中起重要作用[16]。 

不少研究表明p53基因的改变与CML疾病分期有密切关系,在CML向急变转化中起促进作用[16]。p53基因组的突变多见于加速期和急变期,突变频率为20%30%,在各种急变中,以AML急变最常见,罕见于巨核细胞变,在ALL急变中未发现。 

80年代后期一些报道认为在CML急变中,p53基因组突变的方式以明显的结构改变如重排、缺失为主,但近期研究发现p53基因的微小变化(如点突变)并不少见。突变可发生在外显子和内含子,外显子点突变热点位于进化发育过程中的4个保守区,包括129146171179234260270287密码子,尤以175248249273282密码子最常见。内含子突变主要发生在外显子和内含子的接头部位,尤其是在具有独特二核苷酸的剪接受体和供体部位,这些微小突变产生异常mRNA,导致p53基因失活[16]。最近也有人报道了不是通过p53基因点突变,而是通过其他未知原因影响剪接进程,也可导致p53基因失活[17]。 

CML向急变期发展中,p53基因点突变常同时伴有另一等位基因丢失。目前认为p53基因点突变发生在17pp53等位基因之一缺失之后[16]。p53基因缺失,细胞进入S期,大量增殖,同时细胞凋亡受到抑制,细胞损害性成熟,基因组内在不稳定性增加,细胞容易发生第2次突变,包括p53基因本身,最后导致CML向急变期发展。 

3.2 p16基因与CML急变: 

p16基因,又称为MTS1INK4CDK4ICDKN2,最近认为也是一种抑癌基因,定位于人类染色体9p21,有3个外显子,编码相对分子质量为16×103的蛋白质。p16蛋白最初在各种肿瘤病毒(包括SV40,乳头瘤病毒,腺病毒)转化细胞中,作为一种CDK4相关蛋白被鉴定的。p16蛋白是CDK4的一种抑制因子,通过抑制细胞周期蛋白D/CDK4活性,参与并调节细胞从G0期向G1期转化。近年来,不少研究组认为,p16基因的纯合性缺失在CML向急性期转化中起促进作用,且仅限于ALL急变,缺失频率见于40%50%ALL急变患者中[18]。p16基因的纯合性缺失,p16蛋白对细胞周期蛋白D/CDK4的抑制作用被解除,细胞周期蛋白D/CDK4复合物就能使RB磷酸化,使细胞转化、异常增生,外周血中非成熟细胞数量增加,疾病向急变期发展。 

鉴于p53基因突变仅限于急非淋变的病例,而p16基因突变仅限于ALL急变的病例。在Serra等[18]的研究中也未发现在同一病例中同时涉及p53p16基因的改变,故提示p53p16基因是通过不同途径引起CML向两个不同的方向发展。可能,p53p16基因的改变,使BCR-ABL的转化潜能得以充分实现,最后导致急性白血病。 

4 其他基因与CML急变 

此外,在CML急变过程中,可发现hlim-1基因和GATA基因编码的转录因子的表达都有不同程度的升高[1920]。位于11p15的降钙素基因可发生高甲基化[21]。在CMLALL急变发生的过程中,还可出现免疫球蛋白重链基因持续的重组[22]。我们所在的实验室还发现在1号染色体1q12-21区域可能存在1个或多个与CML急变密切相关的重要基因。这些事件发生的确切机制还不清楚,可能与CML急变时,基因组内在不稳定性增加,导致克隆进化有关。 

综上所述,CML是一种异质性的疾病,CML急变具有广泛而复杂的分子基础,涉及到多方面的分子病理变化,包括癌基因,抑癌基因和其他基因量和质的异常,它们相互影响,相互作用,促进CML急变期的形成。真正的急性变机制仍有待于进一步研究和探讨。 

作者单位:200025 上海第二医科大学附属瑞金医院、上海血液学研究所 

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