RUNX1基因突变在骨髓增生异常综合征(MDS)、急性髓细胞白血病(AML)等多种血液肿瘤中发生率较高，并且提示患者预后不良。近年研究结果显示，RUNX1突变在髓系肿瘤的发生、发展中起重要作用，是其第Ⅱ类致病基因。笔者通过RUNX1蛋白结构与功能、不同髓系肿瘤中RUNX1突变的发生情况、RUNX1突变的致病机制、伴RUNX1突变的不同髓系肿瘤患者的临床特点及治疗策略等方面，对RUNX1突变在髓系肿瘤中的临床及相关分子学研究的新进展进行阐述。
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RUNX1基因是编码转录因子核心结合因子(core binding factor，CBF)的α和β亚单位构成异源二聚体，与DNA相结合。RUNX1突变可见于多种血液肿瘤，尤其在骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes，MDS)和急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia，AML)中发生频率较高，并提示患者预后不良[1,2]。近年来研究结果显示，RUNX1突变在髓系肿瘤的发生、发展中起重要作用，是其第Ⅱ类致病基因[3]。阐明RUNX1突变在髓系肿瘤中可能的发病机制、临床特点及分子遗传学特征，将为RUNX1突变相关血液肿瘤的靶向治疗提供科学依据。笔者就RUNX1突变在髓系肿瘤中的研究新进展进行阐述。
RUNX1基因位于染色体21q22.3，全长约为261 kb，其编码的蛋白为转录因子中CBF家族的成员之一，主要包括3种亚型：RUNX1A、RUNX1B、RUNX1C，对于脊椎动物维持正常造血功能不可或缺[4,5]。RUNX1A和RUNX1B由末端启动子P1转录，二者在其C末端不同；RUNX1C则从近端启动子P2转录，除了N末端32个氨基酸外，其余结构与RUNX1B相同[5]。RUNX1B和RUNX1C在N末端有由128个氨基酸组成的保守区，即Runt同源结构域(runt homology domain，RHD)，在C末端有反式激活结构域(transactivation domain，TAD)；然而，RUNX1A有RHD，但没有TAD[6]。RUNX1B和RUNX1C的TAD，包含核定位及调控DNA结合的结构域，能与谱系特异性转录因子、转录共激活因子及共抑制因子相互作用[7]。RUNX1C仅在造血分化终末期表达，而RUNX1A和RUNX1B在造血分化全过程中均可表达[5]。RUNX1B在除脑和心脏外的所有组织中均有表达，RUNX1A和RUNX1C在胸腺和脾中的表达比例明显高于其他组织，表明不同亚型是以不同的时间特异性和组织特异性方式表达[5]。3种亚型均含有RHD，一方面可介导其与CBFβ构成异源二聚体，另一方面促进其与DNA的结合[5]。RUNX1需要与其他蛋白相互作用才能提高转录活性，当其RHD和CBFβ结合形成异源二聚体，既可以保护RUNX1免受泛素-蛋白酶体介导的泛素化降解，又可增强其与DNA结合力[6,8]。RUNX1转录因子还可通过上述结构域与其他多种蛋白质相互作用，调控造血干细胞向成熟血细胞分化、核糖体生物发生及p53和转化生长因子(transforming growth factor，TGF)-β信号通路相关靶基因的表达等[6,9,10]。
近年研究发现，RUNX1体细胞突变及重排可在AML、MDS及慢性粒单核细胞白血病(chronic myelomonocytic leukemia ，CMML)等多种髓系肿瘤中检出[2,11]。RUNX1体细胞突变有2种：染色体易位导致的基因重排和等位基因体细胞突变。其最常见染色体易位是t(8；21)、t(16；16)，伴该易位的AML患者可显示出更长的无病生存(disease-free survival ，DFS)期及总体生存(overall survival, OS)期[12]。RUNX1种系突变可导致家族性血小板紊乱(familial platelet disorder, FPD)，致使FPD伴急性髓细胞白血病(FPD with propensity to acute myelogenous leukemia ，FPD/AML)发生。FPD/AML是一种常染色体显性遗传性疾病，其主要特征为血小板数量和质量异常[13]。RUNX1等位基因突变包括缺失、错义、剪接、移码和无义突变，伴该突变的髓系肿瘤患者常预后不佳[2]。由于RUNX1突变在AML患者的预后判断中具有重要地位，世界卫生组织(World Health Organization，WHO)将伴有RUNX1突变的AML单独列出，暂时归类为"AML伴RUNX1突变"，以突出其在AML中的重要临床价值[14]。
RUNX1突变是MDS最常见的基因突变之一，发生率约为10%[1]。CMML患者的RUNX1突变发生率更高，为32.1%~37%[11,15]。5.6%~17.9%初发AML及27.7% MDS转化AML患者均可检出RUNX1突变[11,16,17]。此外，随着AML的法国-美国-英国协作组(French-American-Britain，FAB)分型不同，该突变的分布亦不同，最常见于AML-M0(40%)，其次为AML-M6(25%)及AML-M1(17.5%)，再次为AML-M5(16%)、AML-M4(15.1%)及AML-M2(6.3%)[16]。但在AML-M3患者中，尚未检测到RUNX1突变[18]。此外，在AML-M0患者中，≥50%的RUNX1突变为双等位基因突变[19]。辐射相关和治疗相关MDS/AML中，RUNX1突变频率为15.7%~39%[20,21]。总之，RUNX1突变在不同类型髓系肿瘤患者中的发生率不同，常见于MDS及初发AML患者。
40.8%~95%伴RUNX1突变的AML患者至少存在1个共存突变，包括Ⅰ类致病基因(FLT3-ITD/TKD和NRAS)，表观遗传基因(IDH1/IDH2、TET2和DNMT3A)，剪接子基因(SRSF2和SF3B1)，以及含WT1在内的其他功能基因[22,23]。其中，发生频率最高的共存突变依次为SRSF2(39%)、ASXL1(36%)、DNMT3A(19%)、IDH2(17%)、SF3B1(17%)、TET2(17%)和BCOR(16%)[23]。在AML患者中，RUNX1突变与MLL/PTD和IDH突变显著相关(P＝0.007、0.03)[18]，却与NPM1及CEBPA突变相互排斥[24]。WHO建议对具有中等细胞遗传学风险且不伴NPM1和CEBPA突变的AML患者，应进行RUNX1突变检测。这表明，伴RUNX1突变AML患者，可能与伴NPM1或CEBPA突变患者的临床表现不一致[14]。
组蛋白赖氨酸乙酰基转移酶(p300)蛋白是组蛋白乙酰转移酶的家族成员之一，p300的缺失可损害造血干细胞的自我更新和分化，使有缺陷的细胞生长并发展成为血液肿瘤[8]。RUNX1可能通过增加p300介导的p53乙酰化增强p53的转录活性，而RUNX1的缺失或活性表达不足，则减弱p53介导的细胞凋亡。RUNX1突变导致功能缺失可能抑制p53信号和细胞凋亡，支持血液肿瘤中肿瘤起始细胞的出现[9]。此外另有研究表明，RUNX1突变对白血病的致病机制可能与野生型RUNX1整体生物活性不足有关(RUNX1单倍体功能不全或突变、CBFβ数量减少及反式激活功能丧失)，而RUNX1的活性不足导致造血干细胞分化受阻，使得未分化原始细胞的逐渐积累，在获得其他突变后，发生发展成白血病[25]。
Weinhouse[26]在1924年发现，与大多数正常组织不同，肿瘤细胞即使在氧气足以支持线粒体氧化磷酸化的情况下，也倾向于将葡萄糖"发酵"成乳酸。缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor ，HIF)-1α被认为是缺氧反应的关键因子，而且越来越多的证据已经揭示HIF-1α信号激活的多种非依赖性缺氧机制[27]。由于HIF-1α信号的激活，糖酵解途径被激活，导致丙酮酸和乳酸积累，并且上述二者都可以作为肿瘤细胞线粒体三羧酸循环的底物[28]。而乳酸的积累可以稳定HIF-1α，也可以通过参与肿瘤细胞的迁移、侵袭、免疫逃逸和辐射抗性而使肿瘤细胞受益[29]。研究结果表明，异位表达的RUNX1蛋白可以在一定程度上与HIF-1α蛋白相互作用，直接抑制HIF-1α的转录活性[30]。在靶基因启动子中，RUNX1结合位点常与造血转录因子C/EBPA的结合位点相邻，HIF-1α能够与C/EBPA相互作用并增强其转录活性[31]。因此，有理由推测在缺氧条件下，RUNX1在造血细胞中的表达可能通过拮抗HIF-1α蛋白的转录功能抑制缺氧诱导的血管生成，从而有利于维持骨髓的低氧微环境。另一方面，HIF-1α可增加RUNX1和C/EBPA的转录活性，从而促进白血病细胞的分化[32]。
既往研究表明，≥50%的RUNX1突变聚集在RUNX1基因序列的RHD中[33]。其中，64.5%的RHD突变为错义突变，而76.5%的TAD突变为移码突变[16]。大多数RUNX1突变在功能变化方面表现为DNA结合、CBFβ异二聚化及C-FMS基因诱导能力降低[11]。在AML年轻患者中，RUNX1突变位点主要为第4和8外显子，而在AML年长患者中，更易在第3和4外显子发生突变[2]。伴RUNX1突变AML患者具有更高的外周血白细胞计数、更低的血小板计数、更高比例的-7/7q-(P＝0.04)及+13(P＝0.001)等相关细胞遗传学异常[2]。
伴RUNX1突变AML患者通常预后不佳，较不伴突变者的无事件生存(event free survival，EFS)率(2.0%比8.2%)和OS率更短(13.3%比21.1%)，是其预后的独立危险因素(P<0.001)[2]。伴RUNX1突变AML在男性老年(≥60岁)患者中发病率高，这与MDS、继发性AML及高外周血白细胞相关[2,34]。伴NPM1和CEBPA突变AML患者在欧洲白血病网(European Leukemia Net，ELN)风险分层中属于有利预后组，而RUNX1突变却极少与NPM1突变、CEBPA突变共存[24]。2017年ELN按AML的分子遗传学分型标准将伴RUNX1突变的AML患者归类为高危组[35]。Tang等[16]采用异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation，allo-HSCT)治疗96例伴RUNX1突变AML患者的研究结果显示，RUNX1突变对患者预后无显著影响(OS：HR＝0.465，P＝0.090；EFS: HR＝0.317，P＝0.061)，这提示allo-HSCT可改善RUNX1突变对AML患者生存的不良影响。有研究结果表明，RUNX1野生型丢失、≥2个额外突变和ASXL1突变对伴RUNX1突变AML患者的OS有不利影响[23]。
伴RUNX1突变CMML患者中，62.5%(15/24)患者进展为AML，而野生型RUNX1的CMML患者中，31.7%(19/60)患者进展为AML(P＝0.014)[11]。19例伴RUNX1突变的MDS患者均进展为AML，而55.6%(69/124)野生型RUNX1患者进展为AML(P<0.000 1)[11]。同样，伴RUNX1突变的MDS患者转化为AML的时间较短[(12.9±3.1)个月比(21.7±4.7)个月，P＝0.008][11]。这表明，RUNX1突变在MDS、CMML患者中较为常见，并与其不良预后有关，在进展为继发性AML风险更高、潜伏期更短[11]，并且伴RUNX1突变的MDS患者与短OS密切相关(P＝0.039)[36]。
目前，AML的标准诱导缓解治疗通常为由蒽环类药物(去甲柔红霉素或柔红霉素，使用3 d)和阿糖胞苷(使用7 d)组成的"3+7"治疗方案。AML患者化疗巩固期接受allo-HSCT治疗，可最大程度降低复发率及治疗相关死亡率[37]。但是，allo-HSCT通常适用于风险评级为中Ⅱ级风险级和不利风险级的AML患者，不适用于有利风险级患者[38]。伴RUNX1突变的AML目前尚无统一治疗策略，传统化疗对该类患者无明显改善，而强化治疗及allo-HSCT可在一定程度上延长其OS期[16]。依据伴RUNX1突变的AML潜在作用机制制定精准治疗策略，可能成为未来研究的热点。一方面，RUNX1完全缺失较为罕见，特别是在伴RUNX1融合蛋白的AML中，这表明一定水平的RUNX1活性有利于AML的生长和存活，抑制RUNX1表达可能是很有前景的治疗策略[39]。另一方面，有研究发现，伴RUNX1突变的AML细胞中的RUNX1活性常处于低水平状态，未来亦可开发一种RUNX1激活方法提高其活性，以治疗该类患者[25]。此外，HIF-1α抑制剂或代谢途径调节剂也可能是伴RUNX1突变的AML患者潜在的治疗策略之一[40]。
总之，RUNX1突变可见于MDS、CMML及AML等髓系肿瘤，该类患者常预后不良。RUNX1是造血和白血病领域研究最广泛的分子之一，参与细胞分化、增殖、细胞周期、DNA修复、凋亡、核糖体生物发生和代谢等多种生物学过程。目前，RUNX1突变对髓系肿瘤的潜在致病机制相关研究仍较少，而如何利用这些机制为伴RUNX1突变的髓系肿瘤患者开发潜在靶向治疗仍是难点，需要进一步深入研究，为伴RUNX1突变相关的髓系肿瘤患者提供更好的治疗策略。
所有作者声明无利益冲突
