
剪接体突变在骨髓增生异常综合征(MDS)的发生、发展中发挥重要作用,包括SF3B1、U2AF1(U2AF35)、SRSF2、ZRSR2、SF1、SF3A1及U2AF2相关基因突变等。进一步了解mRNA剪接对MDS的靶向治疗及改善患者预后具有指导作用。70%~85%低危骨髓增生异常综合征伴环形铁粒幼细胞增多(MDS-RS)患者存在SF3B1基因突变。多项研究结果表明,MDS-RS患者预后与SF3B1基因突变具有显著相关性关系。笔者拟就SF3B1突变基因与MDS-RS的关系,以及伴SF3B1突变基因的MDS-RS患者的治疗及预后的最新研究进展进行综述。
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骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)为一种以无效造血为特征的血液系统肿瘤,表现为血细胞形态异常与外周血细胞减少,是一种处于白血病前期的疾病,常转化为急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia,AML)。染色体遗传学与分子生物学技术的最新进展为了解MDS相关遗传学异常,特别是相关基因突变提供了新的思路[1]。剪接体突变在MDS的发生、发展中发挥重要作用,相关剪接体包括剪接因子3B亚基(splicing factor 3b subunit,SF3B)1,U2辅助因子(U2 auxiliary factor,U2AF)1(U2AF35),以及富含精氨酸/丝氨酸剪接因子(arginine/serine rich splicing factor,SRSF)2等。近年研究发现,在70%~85%低危骨髓增生异常综合征伴环形铁粒幼细胞增多(myelodysplastic syndrome with ringed sideroblasts,MDS-RS)患者中,存在SF3B1基因杂合突变,而该基因突变在其他MDS亚型中则相对少见[2]。因此,2016年世界卫生组织(World Health Organization,WHO)更新了髓系肿瘤分型,将MDS-RS作为MDS的独特亚型[3]。MDS-RS被进一步定义为一系病态造血(single lineage dysplasia,SLD)或者多系病态造血(multi-lineage dysplasia,MLD)的骨髓细胞伴环形铁粒幼细胞比例≥15%,或者环形铁粒幼细胞比例≥5%伴SF3B1基因突变。笔者拟就近年来关于MDS-RS中SF3B1基因突变机制,以及MDS-RS的治疗及预后等研究进展进行阐述,旨在进一步提高临床医师对于伴SF3B1基因突变MDS-RS患者的了解,以期为此类患者提供更精准的治疗。
MDS-RS最为关键的病理特征是伴环形铁粒幼细胞。机体部分血红素合成过程发生于线粒体内,当该合成过程发生障碍时,线粒体内的游离铁不能被充分利用,便以铁蛋白的形式积聚于线粒体,这些伴有铁蛋白沉积的线粒体环细胞核分布。当采用普鲁士蓝染色时,上述环细胞核分布的线粒体呈现为蓝黑色颗粒,若细胞内上述颗粒≥5个,并且颗粒至少覆盖细胞核周长的1/3,这种细胞即被定义为环形铁粒幼细胞[4]。而线粒体铁蛋白具有活跃的铁氧化酶,可以消耗游离铁,因此线粒体铁蛋白负载可以造成贫血。环形铁粒幼细胞与线粒体铁蛋白负载为先天性与获得性铁粒幼细胞性贫血的特征。获得性铁粒幼细胞性贫血主要包括克隆性疾病(髓系肿瘤)、乙醇诱导的及感染引起的环形铁粒幼细胞性贫血。但是,最为常见的获得性铁粒幼细胞性贫血症是Bjorkman于1956年首次描述MDS[5]。
MDS-RS的发生、发展与多种因素相关,如红系特异性ALAS2基因错义突变[6],ABCB7基因表达水平下调[7]、SLC25A38、PUS1、YARS2、SLC19A2、TRNT1基因突变及线粒体DNA缺失等[5]。但其发病的分子机制仍不清楚,有文献报道MDS-RS患者伴线粒体DNA突变[8],但是二者关系仍不明确。
在高等真核生物中,基因转录成为前体mRNA(pre-mRNA),大部分前体mRNA经历各种剪接,产生多种功能与生物复杂性的mRNA。由于这一过程可以从单个前体mRNA转录本中产生多种蛋白质亚型,其在蛋白质多样性中发挥重要作用。RNA剪接过程由剪接体催化,剪接体由5个细胞核内RNA与蛋白质组成,即形成核内核糖核蛋白(small nuclear ribonucleoprotein,snRNP)。人类基因包含2种内含子,其一是普通U2类型,人类内含子99%以上均为该类型;另一种是罕见U12类型,其剪接位点序列不同,可被不同的剪接小体(分别称为U2-与U12-依赖剪接小体)去除[5]。而剪接体由剪接因子基因编码,其中SF3B1、U2AF1、SRSF2及ZRSR2为MDS中基因突变发生率最高的剪接因子基因[9]。
SF3B1基因突变为MDS中最常见的基因突变,尤其在低危MDS中更为常见[10]。有研究报道,约80%的MDS-RS患者存在SF3B1基因突变[11]。SF3B1基因位于染色体2q33.1,编码SF3B1蛋白,该亚基1与剪接因子3a及12S RNA单元形成U2 snRNP。其包含N末端亲水区结构域与C末端结构域,与许多其他剪接因子协同作用,从新生的前体mRNA中切除内含子[12]。
文献报道,SF3B1基因突变频繁发生在其C末端结构域(氨基酸残基622-781),但是SF3B1基因突变在MDS-RS中的相关分子机制尚不清楚[13]。MDS-RS中常见的SF3B1基因突变热点包括K700E、K666N/Q/R、E622D、H662D/Q、Y623C与R625C/L[14]。Obeng等[15]将常见的SF3B1 K700E基因杂合突变敲入小鼠模型中,发现小鼠发生大细胞性贫血,并且其骨髓中有罕见的环形铁粒幼细胞,而中性粒细胞与血小板计数正常。该研究结果表明,SF3B1 K700E基因杂合突变可以导致小鼠红细胞异常成熟,造血功能低下,这与MDS-RS患者的部分临床表现一致。有研究结果表明,SF3B1基因突变与参与调控DNA甲基化的基因(甲基转移酶DNMT3A与甲基胞嘧啶双氧酶TET2基因)突变共同发生[16]。SF3B1基因突变可能亦与酪氨酸激酶JAK2基因突变的存在相关[17]。
在真核细胞中,含有过早出现终止密码子的异常mRNA转录本通过无意义介导mRNA降解(nonsense-mediated mRNA decay,NMD)途径被降解,这是一种广泛的机体保护机制,可以防止异常转录本被翻译为致癌蛋白。现有研究证据表明,突变型SF3B1基因对mRNA 3′端剪接位点错误识别而产生的异常mRNA中,有50%异常mRNA发生NMD,这导致正常转录本与蛋白表达水平下调[18]。剪接体异常引起的大量相关基因表达水平下调可能是造血干细胞功能受损的原因之一,并且可能导致MDS相关细胞遗传学异常,如出现伴5q-的MDS。
此外,NMD不敏感的异常mRNA亦可以被翻译为功能异常蛋白。伴SF3B1基因突变的MDS-RS患者表现出一种独特疾病表型,即在粒细胞或者巨核细胞谱系中出现发育不良的红细胞。环形铁粒幼细胞的特征是线粒体中铁原子的过量积累,而SF3B1基因突变导致环形铁粒幼细胞形成,使SF3B1基因成为与MDS-RS的特定病理学特征密切相关的基因。然而,SF3B1基因突变是如何导致环形铁粒幼细胞的形成目前尚不清楚。Nikpour等[7]研究结果显示,SF3B1基因突变导致ABCB7基因表达水平下调,从而造成环形铁粒幼细胞的生成。因此,ABCB7基因表达水平下调被认为是MDS-RS的重要致病因素之一,但是导致该基因表达水平下调的机制尚不清楚。在既往研究的基础上,Dolatshad等[19]发现,在伴SF3B1基因突变MDS-RS患者骨髓样本中存在由于3′端选择性剪接位点所致的异常ABCB7 mRNA剪接。异常剪接的ABCB7基因转录本包含1个过早出现的终止密码子,并且通过NMD途径被降解,导致该基因表达水平下调。最近,其他研究者亦对伴SF3B1基因突变MDS-RS患者样本进行研究,并且得出类似结论[19]。上述研究结果证实,突变型SF3B1导致铁转运蛋白ABCB7 mRNA异常剪接,从而导致ABCB7基因表达水平下调,以及MDS-RS患者环形铁粒幼细胞线粒体中铁原子的积累。
目前,低危MDS患者的治疗药物包括红细胞生成素(erythropoietin,EPO)与来那度胺(主要针对伴5q-的MDS患者);高危MDS患者的治疗药物包括阿扎胞苷、地西他滨及其他化疗药物等[20]。Migdady等[21]研究结果显示,在接受EPO治疗的MDS-RS患者中,40例伴SF3B1基因突变患者中有14例(35%)出现应答反应,而56例不伴SF3B1基因突变者中有9例(16%)出现应答反应,这提示EPO对伴有SF3B1基因突变的患者有更好疗效。一般而言,MDS-RS患者的治疗方法与低危MDS亚型的治疗方法相似[22]。不伴预后不良细胞遗传学异常与无临床症状的血细胞计数减少MDS-RS患者不需要任何治疗,仅需要定期随访监测外周血或者骨髓中原始细胞数目与细胞遗传学改变即可[23]。由于低危MDS-RS患者进展为AML的风险较低,针对这类患者,主要的治疗目标是控制贫血症状与预防心血管系统并发症、铁超载等输血相关并发症的发生[24]。MDS-RS的对症支持治疗包括使用促红细胞生成药物,如EPO及其类似物[24],或者输血联合祛铁治疗[25]。免疫调节剂来那度胺对EPO耐药或者无反应的MDS-RS患者均有效[26]。在疾病进展期,对于MDS-RS患者应该采取更为积极的治疗方案,包括去甲基化治疗或者异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation,allo-HSCT)[26]。
然而,近年来不断有研究结果表明,上述治疗方法在MDS-RS中的疗效有限。大部分MDS-RS患者贫血复发与疾病进展无关,而仅与患者对EPO产生耐药有关[27]。因此,临床需要更为有效的药物以减轻MDS-RS患者的贫血症状,并且促进红细胞成熟。转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β信号通路通过造血干/祖细胞及终末分化细胞之间的相互作用来调节骨髓微环境,可形成更有利于急性白血病发生、发展的骨髓微环境[28]。目前,相关研究者考虑采用单克隆抗体、疫苗、反式核苷酸、小分子抑制剂等抑制TGF-β信号通路,从而达到治疗MDS-RS的作用[29]。但是这仍需更多的基础实验与临床研究来进一步确定其临床意义,并且确定SF3B1基因突变状态是否影响MDS-RS患者的疗效。目前,伴SF3B1基因突变MDS-RS的靶向治疗药物尚无较大的研究进展,但是有研究结果表明,剪接小体抑制剂与剪接调节因子可能对治疗伴SF3B1基因突变MDS-RS患者有治疗价值[9]。
近年,关于伴SF3B1基因突变MDS-RS预后的临床研究层出不穷。Patnaik等[30]分析了107例MDS-RS患者的生存率与无白血病生存(leukemia-free survival,LFS)期,单因素分析结果显示,SF3B1基因突变与更好的总体生存(overall survival,OS)率(P<0.01)及LFS期(P<0.01)相关,但是在多因素分析中并不能得出类似结果。Broséus等[31]针对MDS-RS患者的研究结果显示,无论在单因素分析还是在多因素分析中,SF3B1基因突变均提示MDS-RS患者的OS期显著增高(8.0年比1.8年,P<0.001)。Mangaonkar等[32]对76例伴SF3B1基因突变MDS-RS患者按照国际预后评分系统(International Prognostic Scoring System,IPSS)对进行危险度分层,结果显示,伴SF3B1基因突变患者多为低危MDS;同时,在全部IPSS低危患者中,SF3B1基因突变与更好的OS率(RR=0.48,P=0.001)及更长的LFS期(RR=0.50,P=0.050)相关。Malcovati等[33]对129例伴SF3B1基因突变MDS-RS患者的预后进行多因素分析结果显示,伴SF3B1基因突变MDS-RS患者有更高的OS率(RR=0.37,P=0.03),以及较低的疾病进展率(RR=0.31,P=0.018)。
但是值得注意的是,小部分研究结果显示,根据修订版国际预后评分系统(Revised International Prognostic Scoring System,IPSS-R)分析SF3B1基因突变与MDS-RS患者良好预后并无显著相关关系[34]。Tang等[35]对15篇文献进行Meta分析,共计纳入3 568例MDS-RS患者,结果证实,不伴SF3B1基因突变的MDS-RS患者与伴SF3B1基因突变者的OS率相近(HR=0.9,95%CI:0.60~1.35,I2=87%,P=0.61),伴SF3B1基因突变仅与MDS-RS患者血小板计数升高(MD=82.11,95%CI:53.81~110.41,I2=0%,P<0.000),骨髓中环形铁粒幼细胞计数升高(MD=16.34,95%CI:10.93~21.74,I2=0%,P<0.000),原始细胞计数降低(MD=-1.03,95%CI:-1.50~-0.56,I2=0%,P<0.000),IPSS危险度降低(OR=2.81,95%CI:1.78~4.42,I2=33%,P<0.000;OR=0.29,95%CI:0.17~0.51,I2=39%,P<0.000)等相关。
综上所述,剪接体相关SF3B1突变基因与MDS-RS的发生、发展具有显著关系,而SF3B1基因突变是唯一被纳入MDS分型诊断的基因突变。目前已有大量关于SF3B1基因突变与MDS-RS治疗及预后的研究,但是仍有诸多问题需要解决,如SF3B1基因突变与造血干细胞增殖、分化、凋亡的关系,进而寻找针对SF3B1基因突变的靶向治疗药物,以求为MDS-RS患者的治疗带来新的思路。
所有作者均声明不存在利益冲突





















