
基因表达失调与血液肿瘤的生物学特性、治疗反应和预后密切相关。近年迅速发展的转录组测序、单细胞转录组测序等技术为发现疾病诊疗相关的标志性基因和研究基因表达模式提供了强有力的工具。文章结合第62届美国血液学会(ASH)年会中的报道介绍相关研究进展。
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基因表达是基因转录并翻译为蛋白质执行生物学功能的中间过程。正常情况下各种类型的细胞在生命周期的不同阶段具有特定的基因表达和表达量,即组织器官特异性和时空特异性。在肿瘤发生时,常发生转录组范围的基因表达模式改变,包括原癌基因异常活化、抑癌基因低表达、免疫相关基因表达异常等。基因表达失调与血液肿瘤的生物学特性、治疗反应和预后密切相关。近年迅速发展的转录组测序(RNA-seq)、单细胞转录组测序(scRNA-seq)等技术为发现疾病诊疗相关的标志性基因和研究基因表达模式提供了强有力的工具。第62届美国血液学会(ASH)年会上有多项血液肿瘤基因表达的研究报道。
肿瘤的发生常伴随原癌基因异常活化,染色体易位和(或)融合基因形成是原癌基因活化的常见机制之一。急性髓系白血病(AML)伴inv(3)(q21.3q26.2)/ t(3;3)(q21.3;q26.2);GATA2,MECOM是世界卫生组织(WHO)2017版AML及相关前体细胞肿瘤分类标准中独立的疾病分类,占AML的1%~2%[1]。该易位同时导致MECOM过表达和GATA2表达减低,患者预后不良。在第62届ASH年会上,Zheng等[2]报道在我国儿童AML中MECOM活化表达的发生率为8.9%,大大超过inv(3)/t(3;3)的发生率。Ries等[3]报道MECOM活化表达更多见于第7号染色体单体的AML,其中7例伴3q26异常,11例不伴此异常。在上述两项报道中,MECOM过表达都是AML预后不良的独立危险因素。这提示在AML中MECOM过表达不仅是由inv(3)/t(3;3)导致,还可能存在其他机制,而且伴MECOM过表达的患者总体预后差。
研究报道指出,在约半数t(12;22)(p13;q12)易位的AML患者中检测到MN1-ETV6融合序列。进一步基因组分析发现,在携带该易位但无MN1-ETV6融合序列的患者中,也存在易位导致的ETV6缺陷和MN1过表达[4]。因此,ETV6缺陷和MN1过表达才是这组疾病发生的核心,而非融合序列。另一种AML中少见的RUNX1-PRDM16融合基因保留了全部的PRDM16功能结构域,该融合基因的形成同时导致了RUNX1功能缺陷和PRDM16异常活化表达[5]。PRDM16在正常造血细胞中几乎不表达,在少数AML患者中活化表达,并且是独立的预后不良因素[6]。这些研究提示在血液肿瘤发生的分子机制中,染色体易位、融合基因和原癌基因活化表达之间关系密切,不应割裂开来分析和理解。
WT1、bcl-2等基因表达对血液肿瘤的预后预测和微小残留病(MRD)检测的意义已有一些报道。第62届ASH年会中,Harada等[7]报道,用阿扎胞苷治疗骨髓增生异常综合征(MDS)的3个周期之内WT1持续高表达(治疗后未减低者超过一半)或虽初始低表达但治疗过程中升高可预测标准治疗6个周期后不反应的患者。此研究提示定量监测WT1表达可早期预警阿扎胞苷原发耐药,以指导及时更换治疗方案。Jaeger等[8]报道了基线myc过表达对CD19嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)免疫治疗弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)效果的影响,中位随访40个月时,基线myc阴性表达的患者在反应时间、无进展生存和总生存方面都优于myc阳性表达的患者。
既往单基因表达检测的应用主要集中于预后判断和MRD监测,随着分析能力的进步,新的应用也在拓展。第62届ASH年会中,Addo等[9]报道了一项德国白人AML和高危MDS的研究,26%的患者PRAME过表达并伴可特异性递呈其多肽片段的HLA-A*02:01基因型,异常活化表达的PRAME有望作为这部分患者免疫治疗的靶标。Morishita等[10]报道富含血小板的血浆RNA中CREB3L1的表达水平可敏感且特异地对费城染色体阴性的慢性骨髓增殖性肿瘤与反应性白细胞增多、反应性骨髓纤维化相鉴别。另有一项研究报道异基因造血干细胞移植的移植采集物中和移植后外周血中IKZF1高表达均与中重度慢性移植物抗宿主病的发生相关[11]。
血液肿瘤的基因表达改变常涉及很多基因,转录组测序可以较为全面地分析基因表达,但存在周期长、成本高、背景信息复杂、定量准确性有限、线性范围窄和实施困难等问题。将基于转录组研究鉴定的一组基因用以特定情况的基因表达模式分析是一种经济有效的替代方法。WHO 2017版分类标准里纳入的BCR-ABL1样急性B淋巴细胞白血病(B-ALL),最初即根据基因表达谱定义的一组分子获得的分型[12]。但由于基因表达谱分析实施困难、缺乏标准化等原因,临床急需替代的检测方案。Gupta等[13]报道通过转录组聚类分析,选择了15个具有代表性的基因,可用以鉴别诊断BCR-ABL1样B-ALL。另一组包括了17个基因的预后评价体系(LSC17)已被多项研究予以报道,认为其在成年人AML中具有显著的预后意义。第62届ASH年会中,Huang等[14]报道了在儿童AML患者中对LSC17的研究,LSC17评分高的患儿无事件生存和总生存时间都显著缩短。这些研究显示多基因表达分析可辅助血液肿瘤分类和预后评估,值得进一步研究。
越来越多的研究显示肿瘤微环境对血液肿瘤的发生、发展也有重要作用,与之相关的基因表达指标也开始受到重视。Ragaini等[15]报道包括IDO1、BIN1和PLXNC1的3个免疫基因表达模式可有效预测AML患者的临床结局,并且对免疫治疗具有指导作用。Vadakekolathu等[16]报道了1个包括68个免疫相关基因的表达模式与AML患者骨髓淋巴细胞浸润、CD8+ T细胞、细胞毒T细胞和肿瘤炎症反应显著相关,并且其评分高于中位数的患者总生存时间较短。
scRNA-seq提供了新的分析肿瘤细胞异质性和肿瘤微环境的强大工具,在第62届ASH年会中也有多项报道。Thomas等[17]报道了用scRNA-seq研究与AML缓解和复发相关的肿瘤细胞异质性和免疫微环境。他们建立了一套由7个基因组成的AML细胞基因表达模式,可与正常骨髓原始细胞和其他造血细胞相区分。Jiang等[18]报道了对AML缓解期残留的化疗耐药细胞的研究,发现在大部分化疗后完全缓解的AML患者中可分析到1~6个肿瘤细胞群。
克隆性造血(CH)时变异的细胞比例常较低,使得研究突变克隆较为困难。Nakagawa等[19]报道联合单细胞基因组和基因表达分析可帮助研究CH基因突变与细胞表型和分化的关系。他们发现TET2/DNMT3A复合突变多见于红系细胞,TET2双突变更多见于造血干细胞样细胞,CH中无突变的细胞基因表达模式也可出现异常;这提示存在细胞间表型的相互影响或者骨髓微环境对CH克隆存在阳性选择。另一项报道用scRNA-seq分析B-ALL的免疫细胞浸润特征及相关的标志基因,发现骨髓微环境中的免疫细胞广泛分布,并且过表达STING和NF-κB[20]。该研究显示骨髓微环境中的基质细胞和细胞因子在B-ALL中起重要作用,并且提示应用STING激动剂有可能与免疫治疗产生协同抗肿瘤作用。
基因异常表达和表达模式与血液肿瘤的发生发展和治疗反应密切相关,高通量基因测序的进展极大地促进了相关研究。未来将会鉴定出更多具有临床实用价值的基因表达标志基因或基因表达模式,基因表达分析将成为血液肿瘤精准医疗的重要环节。
所有作者均声明不存在利益冲突





















