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获得性再生障碍性贫血克隆演变的研究进展

2019-01-16丁宇斌唐玉凤唐旭东

天津医药 2019年9期
关键词:端粒体细胞遗传学

丁宇斌,唐玉凤,唐旭东△

获得性再生障碍性贫血(acquired aplastic anemia,AA)是一种骨髓衰竭性疾病,由T 淋巴细胞介导的对造血干细胞和祖细胞(hematopoietic stem and progenitor cells,HSPCs)的自身免疫攻击引起[1]。尽管早已发现AA 与阵发性睡眠性血红蛋白尿(paroxysmal nocturnal hemoglobinuria,PNH)和骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)等克隆性血液疾病之间存在联系,但直到最近借助于细胞遗传学和测序技术的进步才充分认识到AA 患者中几乎普遍存在克隆性造血[2],并在第60 届美国血液学会(American Society of Hematology,ASH)年会上得到了充分的肯定和全面的认知。克隆性造血指由单个干细胞或多能造血祖细胞产生的大量造血细胞,通过识别基因突变或染色体畸形可以在患者的外周血或骨髓中检测到克隆性造血。本文结合第60 届ASH 年会报道内容,对AA 克隆演变的研究进展进行综述,并对常见突变如何反映AA病理机制进行着重论述。

1 AA的克隆性造血

克隆性造血存在于70%以上的AA 患者中。全面的基因组分析可以鉴别出71%~85%AA患者的克隆造血,表明AA是一种与克隆造血关系密切的非恶性血液疾病。AA 发生体细胞突变的频率随年龄而增长,在儿童AA 中有60%的患者存在体细胞突变[3],在成人AA 患者中体细胞突变的发生率高达80%~100%[3]。AA 患者中MDS 相关突变的检出率为5%~54%(中位数21%)[4-5]。

AA 最常见的体细胞突变可能源自其免疫学病理机制。AA的常见体细胞突变如PIGA基因的缺失(产生PNH 表型的细胞克隆群)和HLA等位基因的缺失,是免疫介导骨髓衰竭的特征性病理征象。大约40%的AA 患者有PNH 细胞克隆[6],虽然PNH 细胞克隆性扩增的确切机制尚不清楚,但现有证据表明它们对T 细胞介导的自身免疫具有相对保护作用[7]。HLA Ⅰ类等位基因的缺失也是AA 较为常见的体细胞突变[8]。HLA缺失和造血细胞克隆可以在没有其他突变的情况下发生,表明HLA缺失本身足以使AA中的HSPC具有生长优势,并可能通过逃避自身反应性T 细胞识别而发生[9]。此外,典型的PNH 是一种骨髓衰竭综合征,具有PIGA 突变和PNH克隆,但是尚未发现PNH具有HLA等位基因的缺失[10]。

2 克隆起源和克隆选择

除了PIGA 和HLA 的重现性突变(recurrent mutation)外,AA最显著的特征是造血突变的绝对多样化[2]。分析AA患者在恢复期的造血细胞发现,儿童和青年人的大多数突变是个体化和非重现性的;老年人亦可见到个体化突变,且与潜质未定的克隆性 造 血(clonal hematopoiesis of indeterminate potential,CHIP)相关的重现性驱动突变(driver mutation)呈现出随年龄增加而增加的趋势[11]。达尔文进化论有助于解释AA的克隆性造血,即单个造血细胞在AA严酷的自身免疫环境中“为生存而斗争”。健康个体中的HSPCs随时间随机获得各种个体化突变,脐血中每个HSPC核基因的外显子区域携带0~1个突变,20~30岁时携带1~3个突变,而到40岁时则携带≥4个突变[12]。随着年龄的增长,某些表观调控基因如DNMT3A、TET2、ASXL1发生突变后细胞出现典型的生长,合称为CHIP[13]。这种年龄依赖性的随机突变也形成AA 的克隆多样性,各种背景突变的HSPCs“为生存而斗争”,可能从它们的体细胞差异中获得选择性优势。对AA 患者个体突变的评估表明其中一些突变很可能是有用的,耗竭的干细胞池则进一步放大了这种个体突变的克隆效应[3]。

除了PIGA 和HLA,AA 患者的表观遗传调节基因ASXL1、BCOR和BCORL1亦可见到大量突变[10],表明这些基因改变很可能赋予针对AA 自身免疫环境所特有的选择性优势。除上述体细胞突变外,AA尚可见到其他克隆性改变,如特征性单体7/del(7q)、三体8和del(13q)等细胞遗传学异常[2]。

3 克隆演变

3.1 AA发病年龄在克隆演变中的作用 患者在诊断为AA时的年龄对于MDS克隆造血相关基因突变的表达起着决定作用。儿童AA 患者的克隆造血发生率(60%)与成人(80%)相比略低[10]。在一项有关AA 患者克隆造血的多中心研究中,发现82 例20 岁以下的AA患者中有22%存在MDS相关突变,与357例成人AA 39%的MDS 相关突变率相比显著降低[14]。相似的结果亦可见于一项北美队列研究,儿童AA 的克隆造血主要由HLA、PIGA 的突变和个体突变引起[10]。而在成人AA 中,MDS 相关突变呈年龄依赖性增加,也与MDS相关驱动突变的克隆性扩增随年龄增加相一致[15]。

3.2 HLAⅠ类危险等位基因与克隆演变 近期针对HLAⅠ类等位基因介导自身免疫在AA中作用的研究表明,携带HLAⅠ类高危等位基因的患者可能具有更高的MDS 相关性克隆造血风险[10]。高危等位基因HLA-B*14:02 和HLA-B*40:02 在AA 患者中的发生率显著高于健康对照组[10,16]。携带HLAⅠ类高危等位基因的AA 患者,似乎比没有HLA 高危等位基因的患者(尤其成人)具有更多的MDS 相关驱动突变和染色体重排[10]。

3.3 端粒消减与克隆演变的关系 多项研究对AA患者的端粒消减与克隆演变的关系进行了评估,发现未经治疗的AA患者如果白细胞端粒越短,病程越长,细胞遗传学表达越复杂,则AA 患者存活期越短[17]。AA 患者未经治疗时的总白细胞端粒长度在很大程度上反映了淋巴细胞的端粒长度,端粒长度缩短与T 细胞活化和进入细胞周期的S 期相关[18]。因此在AA诊断时对白细胞端粒长度进行测定,可能提示淋巴细胞活化程度和自身免疫疾病的严重程度。现已发现淋巴细胞端粒长度缩短可能提示对免疫抑制治疗的反应较差并与复发相关[19]。分析AA患者疾病过程中的总白细胞端粒长度时,发现单体7 或基因突变者端粒较短,且在细胞遗传学改变发生之前端粒消减率较高[20]。

3.4 克隆演变与治疗药物的潜在联系 多项回顾性研究分析AA患者的结局发现,粒细胞集落刺激因子(G-CSF)的使用与单体7 缺失之间存在关联[21]。既往随机、前瞻性研究对免疫抑制剂联合与不联合G-CSF 进行了比较,其研究结果并不能证明这种联系[22]。因此将既往发现的克隆演变与G-CSF 之间的联系考虑为“指示混杂”,不能认为G-CSF在重型AA患者的临床应用必然导致AA的克隆演变[23]。

同样,在应用促血小板生成素受体激动剂如艾曲波帕治疗难治性AA患者时,应关注其对异常克隆造血的潜在刺激作用。在艾曲波帕治疗的43 例难治性AA患者中,3~13个月内有8例(18.6%)出现新的细胞遗传学异常,其中5例出现单体7异常[24]。而在艾曲波帕用于AA一线治疗时,92例中有7例发生细胞遗传学异常(2 年发生率为8%),在这7 例患者中有5例出现单体7异常[25]。随机、前瞻性研究对于明确艾曲波帕与AA 克隆演变之间是否具有联系至关重要。值得注意的是,由于艾曲波帕对难治性AA的细胞遗传学演变可能存在不良影响,不建议使用艾曲波帕联合标准免疫抑制剂治疗已经确定具有MDS克隆造血的AA患者。

4 AA继发的MDS

多项回顾性分析提示,AA 继发MDS 的主要危险因素包括AA 的病程和具有预后不良的相关突变[20],其他危险因素包括AA的发病年龄、白细胞端粒长度缩短、HLAⅠ类危险等位基因等。

4.1 AA的病程在AA向MDS转化中的作用 对AA晚期并发症的前瞻性研究发现,AA 患者向MDS/急性髓系白血病(AML)转化的发生率随时间延长而增加[25]。在应用免疫抑制剂治疗后的第5~6年进行随访,AA 继发MDS/AML 的发生率估计为2%~4%,并在随访的第10年上升至15%~26%[25]。

4.2 基因突变在AA 继发MDS 的作用 对AA 继发MDS 的患者进行回顾分析发现65%的患者具有MDS相关基因突变,其余约1/3的AA患者虽然没有MDS 相关基因的突变,亦进展为MDS,这些患者很可能有7号染色体全部或部分缺失[4]。

对于AA继发MDS的患者,在AA期其MDS相关基因突变频率更高(估计为44%~65%,而AA患者总体为20%~25%),特别是位于高等位基因片段的ASXL1、RUNX1和剪接因子基因的突变[26]。尚未发现最常见的年龄相关性突变(DNMT3A和TET2基因的突变)对MDS 进展产生显著影响[26]。与此相似,AA 中最常见的突变(PIGA和HLA等位基因的丢失)以及BCOR和BCORL1的突变与继发MDS 无关,在一项439 例AA 患者的研究中,携带PIGA、BCOR和BCORL1基因突变的患者,其总生存期和无进展生存期均长于未携带这3种基因突变的患者[27]。

突变的存在与AA 病程有关。尽管AA 向MDS转化是疾病晚期的并发症,但基因突变通常在免疫抑制治疗6 个月内发生;许多患者的突变在疾病早期的骨髓样本中就可以识别和监测[27]。在AA 诊断时检测到MDS相关突变的患者疾病进展最快[4]。随访7~8年,具有预后不良突变的患者中多达40%进展为MDS;10 年后进展为MDS 的AA 患者占15%~25%,高于PIGA、BCOR和BCORL1突变患者约5%的MDS转化率[27]。

4.3 细胞遗传学在AA 继发MDS 的作用 在AA 继发MDS患者的细胞遗传学异常中,以单体7缺失/del(7q)变化最具有特征性,可见于20%~60%的AA继发MDS 患者[4]。原发MDS 中单体7 异常多伴有TP53 突变和复杂核型,而AA 继发MDS 中单体7 异常通常为孤立的细胞遗传学异常或与MDS 相关基因突变相结合,其中RUNX1和ASXL1基因突变最为常见[27]。

5 总结与展望

近年来对AA 的克隆演变及其与免疫发病机制关系的认知在迅速扩充,但特异性突变如何影响患者结局尚不明晰,需要对大量AA患者进行长期前瞻性研究以明确其预后意义。除了基因突变,其他因素包括对免疫抑制治疗的反应和缓解程度、免疫遗传学或种族差异,以及药物和其他暴露的影响,也可能影响个体患者发生MDS 演变的风险。更好地理解克隆性造血以及特异性突变的预后价值,能够为免疫介导的骨髓衰竭的诊断提供辅助支持,同时也有助于晚期克隆并发症的跟踪监测。

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