伴21号染色体内部扩增(iAMP21)急性淋巴细胞白血病(ALL)约占儿童前体B细胞(BCP)－ALL的2%。iAMP21是一种复杂的遗传学异常，在患者中具有高度异质性，该异常的形成可能与断裂融合桥(BFB)循环、rob(15；21)c和r(21)c相关。iAMP21－ALL与发病年龄大、较低的白细胞和血小板计数及不良预后相关，增加化疗强度可改善患儿的预后。现就iAMP21－ALL的遗传学异常、形成机制、临床特点及预后和治疗方面的研究进展进行综述。
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儿童急性淋巴细胞白血病(ALL)有不同的遗传亚型，近年来，得益于风险分层管理的应用，ALL患儿的预后得到了明显改善，全球范围内5年生存率可达到50%～90%[1]，但仍有部分患者缺乏明确的遗传标志。随着细胞遗传学和分子生物学研究的进展，发现了许多新的有价值的遗传畸变，如CRLF2、JAK、PAX5、IKZF1等基因异常[2]及21号染色体内部扩增(iAMP21)、BCR－ABL1样ALL等[3]。
iAMP21指21号染色体中出现涉及多个增殖、扩增、倒位和缺失的结构异常，在2003年被首次提出[4,5]，研究发现iAMP21－ALL患儿与年龄较大、白细胞计数较低、高复发风险和不良预后相关，而加强化疗强度可明显改善患者的预后[6,7,8,9,10,11,12]。2016年世界卫生组织(WHO)白血病分型中建议将伴iAMP21－ALL作为新的B－ALL亚型[13]。因此了解本病的临床特点、早期识别可疑患者对于改善预后至关重要。现对iAMP21的遗传学异常、形成机制、临床特点及预后和治疗综述如下。
iAMP21最初是研究者在利用荧光原位杂交技术(FISH)检测ETV6－RUNX1融合基因时偶然发现的。在进行检测时，研究者发现在一些患者的细胞中无ETV6－RUNX1的融合信号，反而在分裂间期细胞中发现成簇排列的RUNX1基因(或称AML1基因)异常扩增信号，在分裂中期的细胞中这些信号在异常的21号染色体上串联排列。iAMP21在2003年被作为一个新的B－ALL细胞遗传学亚型提出[4,5]，最初也被称为"AML1/RUNX1扩增"[14]。不同于ETV6－RUNX1等，该异常在患者中具有高度的异质性，但同时也具有一些相似的特征。
iAMP21－ALL患者的异常21号染色体，即der(21)c，在G－显带中可表现为不同的形态，如等臂染色体、非等臂染色体、环状染色体等[4,5]，RUNX1的拷贝数目为5～20个[11]，利用7个定位于21号染色体不同位置的探针进行中期FISH检测，发现在不同患者之间，探针的拷贝数目各不相同，说明每例患者均有一个独特的遗传谱。进一步通过G－显带和多色染色体显带技术(multiple color chromosomal banding，mBAND)验证了der(21)c的形态及遗传的异质性及染色体内部变异的复杂性[15]。基于芯片的比较基因组杂交技术(aCGH)检测发现der(21)c的基因扩增/缺失模式在不同患者间存在明显的差异，且异常复杂[14]。
Strefford等[14]对10例iAMP21患者进行了aCGH检测，在21号染色体上确定了一段在不同患者间均有不同程度扩增的区域，大小约8.6 Mb，称为共同扩增区域(common region of amplification，CRA)，位于31.5～40.1 Mb。aCGH结果显示，在同一患者中，此区域内的基因拷贝数呈阶梯状分布。研究还发现iAMP21－ALL患儿CRA内的基因表达水平高于其他类型的ALL患儿，说明大规模的基因改变导致了该区域内基因表达的变化，但两者之间并非简单的线性关系。同时在近端粒区还发现一段大小约4 Mb的共同缺失区域(common region of deletion，CRD)。Rand等[16]通过阵列分析、FISH和多重连接探针扩增技术(multiplex ligation－dependent probe amplification，MLPA)对94例iAMP21患者进行了检测，进一步将CRA精确至5.1 Mb，CRA内包括RUNX1，miR－802和定位于唐氏综合征关键区域的基因。
虽然该异常在患者间具有高度异质性，但通常均具有以下特点：(1)包含一段共同扩增区域，该区域内通常包括RUNX1；(2)大部分患者(77%～88%)均伴有不同大小的近端粒区缺失[15,16]；(3)基因的拷贝数目变化常呈阶梯状分布[16]。且在同一例患者的不同肿瘤细胞之间，异常的21号染色体的形态保持一致，在患者诊断和复发时检测到的染色体结构也保持一致，说明iAMP21是一种稳定的原发性遗传变化[17]。
近年来研究发现，除了RUNX1的扩增，部分iAMP21－ALL患者同时还伴其他的继发遗传学异常。部分患者伴整条染色体的增加或缺失，如＋ X (21%) (其中男性占57%，女性占43%)、－7(5%)、＋10(4%)、＋14(4%)和－15(3%) 。某些染色体臂的异常也很常见，如1q(11%)、6q(4%)、7q(11%)、9p(10%)、11q(12%)、12p (11%)、13q (6%)及16q (6%)[11]。利用FISH和MLPA检测发现约37%的患者伴RB1缺失，其他还有P2RY8－CRLF2(17%)、IKZF1(22%)、CDKN2A(17%)、ETV6(15%)和PAX5(8%)缺失[16]。此外，iAMP21－ALL患者在基因表达方面也有一定特点。在iAMP21－ALL患者中存在LGMN、C1orf54、STK18B、ARPC5L、LSM7等基因表达上调，NIPBL、BAT2、CDYL、GFOD1等基因表达下调[14]。这些特征在缺乏中期FISH检测结果时或许可以协助诊断。尚不清楚上述基因和染色体异常在疾病发展过程中具体有怎样的作用。其中已知LGMN在乳腺癌、结直肠癌等多种实体肿瘤细胞中高表达，与肿瘤转移、侵袭及预后不良相关[18]。LGMN也称为天冬酰胺内肽酶(asparagine endopeptidase，AEP)，是一种溶酶体半胱氨酸蛋白酶，其可激活基质金属蛋白酶2(MMP－2)。在iAMP21－ALL患者中，LGMN的表达水平明显高于其他ALL亚型[14]，这可能与iAMP21－ALL患者的高复发率相关。在小鼠实验中发现，LGMN的特异性抑制剂可对乳腺癌转移起到明显的抑制作用[19]，该抑制剂能否改善iAMP21－ALL患者的预后还有待进一步研究。在部分iAMP21－ALL患者中发现存在SH2B3基因的缺失，SH2B3基因编码多个酪氨酸激酶和细胞因子信号传导途径的负调节因子，该基因缺失可能与疾病的进展相关，也暗示iAMP21－ALL可能对酪氨酸激酶抑制剂敏感[20]。
虽然很罕见，但已有文献报道同时伴t(9；22)(q34；q11.2) BCR－ABL1[11]及t(12；21)(p13；q22) ETV6－RUNX1[11,21]的案例，对于这些患者很难根据现有的研究结果进行预后的预测，需要进一步的研究来确定这种组合型细胞遗传学异常对患者的预后或治疗的影响。单独伴ETV6－RUNX1融合基因阳性的B－ALL患儿与发病年龄较小及良好的预后相关[6]，5年无事件存活率(event free survival，EFS)高于ETV6－RUNX1(－)患儿[22]。但同时存在iAMP21和ETV6－RUNX1的B－ALL患儿年龄往往较大(中位年龄10岁)，中位总生存期(OS)为28个月，预后较差[23]。
FISH等检测结果表明，RUNX1通常在iAMP－ALL的扩增区域内[15]，因此利用RUNX1探针进行FISH检测是目前较为可靠的检测方法。目前广泛应用的诊断标准：采用RUNX1探针，FISH方法在间期细胞核内发现5个或5个以上的RUNX1基因拷贝，或在中期分裂细胞的1条染色体上发现≥3个RUNX1拷贝[7,8,9,10,11,12]。但需要明确RUNX1扩增是偶然发现的，虽然iAMP21存在RUNX1的扩增，但研究发现RUNX1既不存在过表达[14]，也没有发生突变[16]，且有时候RUNX1可能并不在21号染色体扩增水平最高的区域内[24]，这些结果表明RUNX1可能并非该异常的靶基因。
除iAMP21外，一些其他的异常也可能在间期细胞中存在多个RUNX1拷贝，如获得性21三体、获得性21四体等异常[25]。与之不同的是，iAMP21中异常的扩增信号常在间期细胞中成一簇分布。但当仅可获得间期细胞的FISH检测结果时，对于iAMP21的诊断还需要谨慎考虑，此时MLPA[26]、染色体芯片分析(CMA)[24]、单核苷酸多态性微阵列(SNP－array)[27]等方法可协助诊断。
有研究发现少数患者的间期FISH有≥5个RUNX1信号，但中期FISH中每条染色体上RUNX1信号<3个，因此不符合严格的iAMP21的定义，但是这些患者均发生了正常21号染色体的丢失，且存在多条带有RUNX1信号的标记染色体，作者认为这些标记染色体可能是由不稳定的21号染色体在体外培养过程中形成的[25]。
iAMP21染色体复杂的结构和高度的异质性以及近端粒区域的缺失和基因拷贝数目变化呈阶梯状分布等特点，使人们推测其形成可能与断裂融合桥(breakage－fusion－bridge，BFB)循环有关[15]。BFB循环最早由McClintock在1941年提出，最初由于端粒的缺损或是双链DNA断裂，之后在染色体复制后2条末端没有端粒保护的姐妹染色单体相互融合，形成1条双着丝粒染色体，随后在纺锤体的牵拉下，2个着丝点向两极移动，在有丝分裂后期形成桥状结构，最终染色体桥断裂。上述过程经常会循环发生，形成带有反向重复序列的异常染色体，此即BFB循环[15]。Kuchinskaya等[28]在复发的iAMP21－ALL患者的骨髓涂片中观察到了类似BFB循环形成的桥状结构，并经FISH证实该结构涉及21号染色体。但现实中在大部分患者的骨髓涂片中并未发现此结构，这可能是由于异常的染色体已重新获得了稳定，BFB循环已终止。Li等[29]在iAMP21－ALL患者的染色体上发现不同方向的基因重排呈簇状分布，提示可能与染色体破碎相关。染色体破碎指一条或几条染色体破碎后以随机顺序重新连接在一起，形成具有复杂的重排结构的衍生染色体[30]。推测可能在数次BFB循环后形成了不稳定的21号染色体，随后发生染色体破碎，经过复杂的修复过程后产生较为稳定的衍生21号染色体，即der(21)c[29,31]。但矛盾的是，与其他ALL亚型相比，该类患者的核型都较为简单[31]。在20%的患者中，der(21)c是唯一可见的细胞遗传学异常[16]。研究发现在一些存在近端粒区缺失的患者中，端粒区基因扩增/缺失连接处(被认为是BFB循环中的断裂点)通常定位于从KCNJ6至端粒约9 Mb的区域内的不同位置，涉及KCNJ6、DSCAM、PDE9A、COL6A2及PCNT等基因[16]。且多例患者的断裂点位于PDE9A内[31]。PDE9A失活可能与恶性肿瘤的发生有关，但大部分iAMP21－ALL患者中未发现该基因的缺失，其在iAMP21中的作用还需要进一步研究。
小部分(<5%)的iAMP21－ALL患者中存在15号和21号染色体形成的罗伯逊易位染色体[11,29]。罗伯逊易位是由2条近端着丝粒染色体(即13－15号和21－22号染色体)的短臂相互融合引起的一种易位。通常情况下，其中的一个着丝粒会失活，形成一条有功能的单着丝粒染色体[32]，该易位在新生儿中的发病率约为1/1 000，最常见的是rob(13；14)，而rob(15；21)仅占0.5%～1.0%。但与普通人相比，具有rob(15；21)c的患者发生iAMP21－ALL的风险增加了约2 700倍[29]。且rob(15；21)也是唯一与iAMP21－ALL相关的一种罗伯逊易位[33]。推测rob(15；21)c发展为iAMP21的可能的机制为通常情况下rob(15；21)c内处于失活状态的15号染色体的着丝粒被偶然激活，随后纺锤体异常附着于rob(15；21)c上的2个着丝点，导致染色体破碎，经过复杂的修复过程，形成了稳定的der(21)(15；21)c[29,34]。Harrison和Schwab等[33]发现在iAMP21－ALL患者的非白血病细胞中，rob(15；21)c具有来自15号和21号染色体的2个着丝粒，但在同一患者的白血病细胞中仅有来自21号染色体的着丝粒，来自15号染色体着丝粒的缺失增加了该衍生染色体有丝分裂的稳定性。
除了rob(15；21)c，环状21号染色体，即r(21)c也具有发展为iAMP21－ALL的倾向。其在有丝分裂时同样具有不稳定性，可能通过与rob(15；21)c相似的机制导致染色体破碎，形成iAMP21染色体[33]。
iAMP21－ALL约占儿童BCP－ALL的2%[8,10,35]，在韩国的报道中稍高(3.4%)[36]。我国尚缺乏有关该异常的流行病学资料，郭晓红等[37]对我国163例ALL患者进行检测，发现1例(0.6%)iAMP21患者。iAMP21－ALL患者的免疫表型均为BCP－ALL，形态学分型为L1(FAB分型)，中位年龄约为9岁(2～30岁)，无明显的性别倾向(男∶女＝1∶1)，但与其他BCP－ALL患儿相比，女性发病率相对更高，患儿的白细胞计数较低，中位数(3.9～5.0)×109/L，常伴血小板减少症[11,12,16,25]。iAMP21－ALL患儿在中枢神经系统受累、骨髓原始细胞百分比、肝脾大、前纵隔肿物、血红蛋白计数方面与非iAMP21－ALL患儿比较差异无统计学意义[12]。
iAMP21－ALL患儿的复发率较高，复发部位与非iAMP21－ALL患儿基本相同，最常见的是单独骨髓复发，约占62%，其余包括单独中枢神经系统(CNS)复发(22%)、联合复发(11%)及其他/未知(4%)，56%的患者在诊断3年内复发，但20%的患者在治疗超过4年后复发，这在儿童ALL中很少见[8,11]。由于iAMP21－ALL在成人中极为罕见，其在成人组中的预后效应尚不清楚[38]。
在UK MRC ALL97方案治疗的白血病患者中，与其他患者相比，iAMP21－ALL患儿的5年EFS和OS更差(5年EFS分别为29%、78%；5年OS分别为71%、87%)，复发风险增加3倍[12]。柏林－法兰克－福明斯特(BFM)－ALL 2000方案治疗的患者中，伴iAMP21患儿的8年EFS和累计复发率(cumulative incidence of relapse，CIR)也明显差于非iAMP21的患儿[EFS(64±8)%、(81±1)%，P<0.01；CIR(29±8)%、(14±1)%，P<0.01][10]。儿童肿瘤协作组(COG)的研究中也得到了相似的结论，iAMP21－ALL患儿和不伴iAMP21的ALL患儿的4年EFS分别为(72.7±5.8)%和(88.1±0.6)%(P<0.001)，4年OS分别为(87.6±4.4)%和(94.0±0.4)%(P<0.05)，但在美国国立癌症研究院(NCI)危险分层为低危的患者中，iAMP21患者的4年EFS和OS明显差于非iAMP21患者[EFS：(72.7±7.5)%比(92.0±0.6)%，P<0.001；OS：(89.9±5.2)%比(96.9±0.4)%，P<0.001]，而在高危患者中，二者间差异无统计学意义，说明加强化疗强度可改善该类患者的预后[8]。在UC MRC ALL2003方案中将伴有iAMP21的患者分到高风险组接受更强的化疗方案治疗，且会在首次缓解后进行骨髓移植[12]。这种治疗策略将患儿的复发率由70%降低至16%，5年EFS和OS分别提高至78%和89%[9]。
对于微小残留病变(MRD)在该类患者中的作用存在争议[34]。COG认为MRD对iAMP21－ALL患儿的预后无提示作用。在该研究中应用低强度化疗方案的NCI低危患者的预后较差，即使在诱导结束时MRD<0.01%的患者中也是如此[8]。BFM欧洲儿童白血病协作组却认为MRD对该类患者的预后具有提示作用，在该研究中患者的平均复发率为23%，而在MRD中危组则为50%[7]。
iAMP21－ALL发病率不高，但患者预后较差，复发风险高。目前广泛应用的诊断方法为利用RUNX1探针进行FISH检测，在间期细胞核内发现≥5个RUNX1拷贝，或在中期细胞的1条染色体上发现≥3个RUNX1拷贝。增加化疗强度可改善该类患者的预后，未来需要进一步研究iAMP21－ALL的发病机制，以提供毒性更低的治疗方法。
所有作者均声明不存在利益冲突
