骨髓增生异常综合征DNA甲基化研究进展

丁 雪，刘 杰，王 博，郑舒扬，李丹红

(1.牡丹江医学院；2.牡丹江医学院附属红旗医院血液科，黑龙江 牡丹江 157011)

骨髓增生异常综合征(MDS)是一种起源于造血干细胞或祖细胞异常的克隆性疾病，以病态造血及高风险向AML转化为主要特点。随着对MDS深入研究发现MDS患者常见于60岁以上的老年人，男、女发病无显著差异。过去治疗方案主要包括支持治疗、化学治疗及造血干细胞移植(HSCT)，虽然HSCT可治愈该疾病，但仅少数患者适用于HSCT，而其他治疗方案也存在缓解率低、生存期短，毒副作用大等缺点，目前临床上已不被广泛使用。现今关于MDS的发病机制仍不十分明确，但部分学者通过对全基因组或特异区域检测发现DNA甲基化参与了MDS的发生发展，且不同基因突变对患者的生存及预后等影响各不相同。DNA高度甲基化常发生于CPG岛，其主要位于启动子及外显子区域，当该区域发生异常甲基化时，可通过影响转录因子、细胞周期调控因子、信号通路调节因子等造成肿瘤抑制基因失活，使其保持沉默，诱发肿瘤。

1 DNA甲基化与肿瘤的关系

DNA甲基化是指在5-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基基团的前提下，DNA甲基化转移酶(DNMT)将甲基基团转移至胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸(CPG)的5号碳原子上形成5甲基胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸(5-mc)[1]。正常情况下，人体中约60%～80%的CPG处于甲基化状态，仅只有少量的CPG处于非甲基化状态，而这部分在机体高度聚集形成富含CG的二核苷酸，即CPG岛。当此区域发生高度甲基化时，致使肿瘤抑癌基因保持沉默，诱发肿瘤发生。

2 DNA甲基化相关基因与MDS的发生

MDS是由表观遗传学改变、免疫系统异常、骨髓微环境改变等多种因素所引发的一种血液系统恶性疾病。MDS发病早期，患者往往无明显的临床症状，因而错过了治疗的最佳时间窗。部分患者在首诊时就已向AML转化，导致其治疗有效率显著下降。DNA甲基化为MDS重要的发病机制之一，多种基因突变可使DNA高度甲基化，其中以DNMT3A，TET2，IDH1/2突变最为重要[2]。研究表明，超过80%的MDS患者体内存在体细胞突变[3]，这些突变基因通过机体转录、细胞周期、细胞因子等方面影响疾病的发生和发展。以下将依次叙述以上基因对MDS的影响。

2.1 DNMT3A基因与MDS发生DNA甲基化转移酶(DNMT)包含5种，分别是DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B及DNMT3L[4]。DNMT2是一种以RNA为底物的甲基转移酶，DNMT3L无DNA甲基化转移酶的结构域，而DNMT1主要发挥维持DNA甲基化状态，不参与机体重新甲基化的过程，所以从理论上讲仅DNMT3A及DNMT3B可使抑癌基因启动子发生高度甲基化，致使其失去活性，导致肿瘤的发生[4-5]。研究表明DNMT3A、DNMT3B均可出现在恶性肿瘤中，但DNMT3A却在MDS中占有主要地位。DNMT3A位于染色体2p23位点，通过修饰CPG岛基因甲基化，诱导疾病发生，约10%的MDS患者中可见该基因突变[6]。

2.2 TET2基因与MDS发生TET(甲基胞嘧啶双加氧酶)基因家族包含TET1、TET2、TET3，为α-酮戊二酸(α-KG)催化修饰5甲基胞嘧啶(5-mc)转化形成5羟甲基胞嘧啶(5-hmc)的依赖性酶[7]，作为表观遗传学的修饰方式之一，参与肿瘤基因表达。TET1和TET3蛋白表达失调参与多种肿瘤的发生，但相关基因突变在血液肿瘤中的报道较少，而TET2基因突变在血液系统恶性肿瘤中最常见，发生率约为19%～23%[8-9]。当TET2基因发生突变，丧失其正常功能，致使5-hmc生成量减少，DNA发生高度甲基化，而DNA高度甲基化是MDS发生机制之一[10]。

2.3 IDH1/2基因与MDS发生IDH(异柠檬酸脱氢酶)基因家族包含IDH1、IDH2、IDH3，主要用于编码异柠檬酸脱氢酶。近十几年研究仅发现IDH1/2基因突变与多种肿瘤的发生发展相关，而IDH3基因突变与肿瘤之间的联系仍不清楚。IDH基因突变在DNA甲基化中发生率较低，可能与地域差异相关，其发生率约4%～12%不等[11-12]。IDH1、IDH2分别位于染色体2q33.3及15q26.1位点，在细胞质或线粒体中参与三羧酸循环，通过作用于异柠檬酸脱氢酶将异柠檬酸羧化为α-KG。IDH基因突变主要通过以下方式促使肿瘤发生：1.IDH突变形成的产物可将α-KG还原为2-羟基戊二酸(D-2HG)，因D-2HG与α-KG化学结构相似，故D-2HG可竞争性与TET基因家族结合，而抑制其酶的活性，使5-hmc含量降低，影响机体正常甲基化过程，促使肿瘤形成；D-2HG的积累也可以促使活性氧(ROS)含量增加，损伤DNA，并稳定细胞缺氧诱导因子(HIF-1α)；2.IDH1突变使异柠檬酸脱氢酶活性受影响，使机体生成的α-KG降低，而α-KG与羟脯氨酸羧化酶活性息息相关，致使羟脯氨酸羧化酶亲和力下降，促使HIF-1α稳定性增加，HIF信号通路激活，致使肿瘤发生[13-14]。

3 DNA甲基化相关基因与MDS的预后

MDS曾被称为白血病前期，约30%可发展为AML。据统计MDS常见于60岁以上的老年人，随着中国人口的老龄化，可预计MDS的发病率呈现上升趋势。目前关于MDS的发病机制部分虽已浮出水面，但此病的产生是由多因素、多环节共同作用的。故需进一步探究不同突变基因对MDS患者预后的影响，以期选择更优化的治疗方案，降低患者转白率，延长其生存时间。以下将一一针对上述基因与MDS的预后进行叙述。

3.1 DNMT3A基因与MDS预后DNMT3A参与多种恶性疾病的发生，在血液系统肿瘤中，尤其是在AML中该突变基因作为其独立不良预后因素，近年来大量研究数据也表明DNMT3A基因突变可降低MDS患者的总生存期(OS)，提高其向AML转化的风险。Lin ME等学者通过对469名MDS患者的DNMT3A基因分析[15]发现DNMT3A突变患者的转白率及OS显著低于正常DNMT3A基因的患者(34.4%vs22.5%，P=0.013；15月vs32.5月，P=0.024)，Lin J等[9,16]研究结果与此一致。同时该项研究[15]还发现DNMT3A与SF3B1及IDH2与其关系密切，且常出现在RARS亚型中，结果具有统计学意义(P<0.05)。关于SF3B1基因作为MDS的有利因素，且与RARS亚型相关，这一观点已被医学界认可，目前也将其纳入了WHO分型标准中。因此可推测同Lin ME等学者的研究结果一致：DNMT3A与RSRA亚型无关联，同时可认为SF3B1基因突变共存在一定程度上可抵消DNMT3A对MDS的不利影响才致使某些学者未得出DNMT3A为MDS的不利影响因素。

3.2 TET2基因与MDS预后TET2基因突变首次于2008年被Delhommeau等[17]发现参与髓系肿瘤的发生，随后Jongen-Lavrencic M、Lasho TL等[18-19]研究也显示在AML、MDS及骨髓增殖性肿瘤(MPN)中均发现TET2基因突变，同时提出了TET突变与血液系统恶性肿瘤的发生发展关系密切。近十几年来关于DNA甲基化突变基因的研究愈演愈热，但TET2基因突变对MDS患者的影响大家各持所见，一些人认为TET2突变与MDS不良预后相关，另一部分则认为其对MDS的不良预后无影响。2017年Lin Y等[20]利用14项研究，共计1720名MDS患者的大数据研究TET2与MDS之间的关联，该项研究得出：TET2突变的MDS患者与无TET2基因突变的患者相比，其危险比(HR)=1.00(95%CI:0.74～1.37,P=0.989，I2=68.9%)，结果表明TET2基因突变对MDS患者的OS无影响。

3.3 IDH基因与MDS预后IDH基因包括IDH1和IDH2。IDH基因突变在MDS患者中发生率较低，但也是影响DNA甲基化的重要基因之一。由于技术及样本量等方面的局限性，IDH基因与MDS之间的相关性仍存在争议，部分学者认为IDH基因突变可能预示MDS患者预后较好，但也有多项研究结果显示IDH基因突变可作为MDS不良预后因素之一：IDH基因突变的患者其OS、无白血病生存(LEF)及无进展生存(PFS)较正常IDH基因的MDS患者明显降低[12,21-22]。Jin J等[23]通过回顾性的研究及纳入多项数据进行meta分析发现IDH突变的患者OS及LFS的HR分别为1.62(95%CI=1.27～2.09)、2.21(95%CI=1.48～3.30)，表明IDH基因可作为MDS的不良预后，同时结果还显示IDH突变与骨髓原始细胞数量呈负相关(P=0.022)，Wang N等[12]研究也表明IDH突变常发生于RAEB患者。Jin J等[23]学者通过单因素分析进一步发现IDH1与MDS预后呈负相关(IDH1的OS及LEF分别为：HR=2.21,95%CI=1.45～3.38，HR=2.65，95%CI=1.53～4.59)，而IDH2与MDS的关联不清(OS的HR=1.38，95%CI=0.95～2.02)。结合目前关于IDH2研究结果发现：IDH2与MDS的关联是存在争议的，且大数据分析也未得出这一结果。

4 DNA去甲基化治疗

迄今MDS发病机制尚不明确，但关于DNA异常甲基化参与MDS的发生、发展这一观点已被学者所认可。2006年起FDA分别将甲基化转移酶抑制剂(HMA):地西他滨及阿扎胞苷,纳入MDS的治疗用药。以上两种药物主要通过靶向与DNMTs不可逆结合，促使与MDS发生相关的启动子基因区域恢复正常的低甲基化状态。去甲基化治疗MDS与传统治疗方案相比可在一定程度上提高有效率，延长生存时间，约一半的患者可达到完全缓解。虽然HMA主要作用于DNMTs，但对于IDH及TET2基因突变的患者对其反应较好[24]。现今，靶向治疗已成为热潮，关于TET2基因的靶向药物可能还处于研制阶段，且IDHI和IDH2靶向抑制剂(AG120/FT305和AG221)目前主要用于AML的治疗，关于其在MDS患者的有效性需进一步研究。

随着基因芯片和全基因测序技术的进步，发现约80%的MDS患者至少存在一个突变基因[3]，并且随着患者年龄的增长基因突变数量平均以0.5%～1%/年的速度增加。突变基因可通过直接或间接作用影响机体DNA甲基化，诱导肿瘤的发生。近年来，靶向治疗已成为血液肿瘤领域的新潮，进一步深入研究基因突变与MDS的相关性显得十分重要，但由于多方面的局限性，致使部分基因与MDS之间的关联仍存在争议，有待学者进一步研究。