RUNX1突变在髓系肿瘤中的研究进展

吴越 ，王博 ，林圣云 *

（1.浙江中医药大学，浙江 杭州 310053；2.浙江中医药大学附属第一医院，浙江 杭州 310006）

髓系肿瘤是髓系谱系的克隆性造血疾病，以一系或多系造血细胞增殖为特征，包括骨髓增殖性肿瘤（myeloproliferative neoplasms，MPNs）、骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndromes，MDS）及急性髓系白血病（acute myelogenous leukemia，AML）等。髓系肿瘤的病因和发病机制尚未完全清晰。近年来研究发现，大多数髓系肿瘤患者中存在RUNX1（Runt-related transcription factor 1）突变，探明其临床意义有助于更精准地进行预后评估及疗效预测。

RUNX家族是一类具有高度保守序列的转录因子家族，主要包括RUNX1、RUNX2、RUNX3三个成员[1]，具有较高的结构相似性，编码异二聚体转录因子的α亚基，参与控制发育过程中的增殖和分化[2]。RUNX1最早于1991年由Miyoshi等[1]在AML患者的白血病细胞中克隆得到，并将其命名为AML1。RUNX1参与正常造血细胞的形成和干细胞的增殖，影响细胞谱系的分化，是造血过程中关键的调节因子。RUNX1不仅与血液系统肿瘤相关，还被发现存在于诸多实体肿瘤中，调控肿瘤相关基因及肿瘤细胞生长、存活和分化[1]。近年来研究发现，RUNX1也参与胚胎发育、肿瘤发生、免疫反应，特别是炎症反应[3]。RUNX2与骨骼发育和T细胞发育有关，缺失可导致小鼠成骨细胞分化和骨化障碍，出生不久即死亡[2]。RUNX3缺陷的小鼠由于背根神经节发育缺陷而导致共济失调[2]。

1 RUNX1的分子结构

RUNX1基因位于染色体21q22，包含12个外显子，全长超过260Kb，编码异二聚体转录因子的α亚基。该亚基为核蛋白，具有三大功能结构域，包括 Runt同源结构域（the runt homology domain，RHD）、 反式激活结构域（transactivation domain，TAD）、转录抑制结构域（repression domain，RD）[4]。RHD位于RUNX1蛋白的N端，由外显子2、3、4编码[3]，128个氨基酸组成，具有高度保守性；它可以识别和结合特定的DNA序列，介导RUNX1与DNA结合；还可以与核心结合因子β（core binding factorβ，CBFβ）异二聚，CBFβ 本身不直接与 DNA结合，不具有转录活性，但增加了RUNX1蛋白与DNA结合亲和力和复合物稳定性[2]。TAD靠近C端，由外显子6编码[3]，通过与转录共激活因子结合上调靶基因转录[4]。RD由外显子7、8编码，分3个不同区域，其中RD1位于RHD的C端，可通过招募SIN3A和EAR-2等共抑制因子来发挥抑制作用；RD2位于TAD的C端，通过与组蛋白甲基转移酶SUV39H1结合在转录抑制和基因沉默中发挥作用，还能与招募组蛋白去乙酰化酶的SIN3A结合，阻止染色质解螺旋，下调转录功能[4]；位于RUNX1蛋白C端的RD3含有VWRPY基序，抑制靶基因的转录[3]。由于mRNA剪接不同，2个不同的启动子产生3个RUNX1异构体，包括由近端P2启动子驱动转录的RUNX1a和RUNX1b，以及远端P1启动子驱动转录的RUNX1c，均含有RHD结构。RUNX1a缺少C端，但N末端与RUNX1b相同。由全长转录本产生的RUNX1b和RUNX1c唯一的区别是N端氨基酸序列不同[2，4]，RUNX1b独特的N端与蛋白质稳定性有关，RUNX1c的N端序列对某些基因具有较高的结合能力[5]。RUNX1b和RUNX1c均含有RHD和TAD区域，功能大致相似，而RUNX1a是 RUNX1b、RUNX1c 的抑制剂[2，4]。

2 RUNX1突变特点

RUNX1突变大部分位于RHD和TAD区域，主要为显性失活和功能缺失型突变[6]。作为转录因子，RUNX1可直接或间接调控信号转导通路，如转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信号通路、Wnt信号通路和骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信号通路等[1]。 RUNX1 突变在AML中与Wnt抑制基因SFRP2的启动子甲基化密切相关，导致Wnt信号异常激活。RUNX1功能丧失型突变可能部分通过抑制P53信号和凋亡导致血液系统恶性肿瘤中的肿瘤起始细胞出现。在造血细胞的细胞周期中，RUNX1水平在G1-S期升高，在G2/M转变过程中降低，RUNX1突变可能导致增殖增强，有丝分裂检查点减弱和细胞周期阻滞[7]。RUNX1发生体细胞突变后编码的蛋白异常延长且无转录激活结构域[8]。在MDS中，RUNX1突变经常伴随 ASXL1、DNMT3A、STAG2、U2AF1 突变[6]。蔡晓辉等[9]发现，RUNX1突变的MDS患者最常见的共存基因为TET2，获得性的二次基因事件可能会协同RUNX1突变促进疾病进展。Sood等[10]提出，存在RUNX1突变的MDS患者白血病转化可能与激活RTK-RAS通路发生突变，继发性细胞遗传学改变以及FLT3、MLL、JAK2的协同突变有关。在AML中，RUNX1突变经常伴随FLT3-ITD、FLT3-TKD、MLL-PTD突变[10]。另外，在RUNX1突变的AML病例中还观察到其他AML驱动基因如ASXL1、IDH1、IDH2、NRAS、WT1的突变，但与 NPM1突变呈负相关[10]。由此得出，RUNX1突变与髓系肿瘤的发生密切相关。

3 RUNX1突变与骨髓增殖性肿瘤

MPNs是一组起源于造血干细胞、以分化相对成熟的一系或多系骨髓细胞克隆性增殖所致的髓系肿瘤性疾病。典型的MPNs可分为慢性髓系白血病（chronic myelocytic leukemia，CML）、真性红细胞增多症（polycythemia vera，PV）、原发性血小板增多症（essential thrombocythemia，ET）、原发性骨髓纤维化（primary myelofibrosis，PMF）。 Wang 等[11]发现真性红细胞增多症、原发性血小板增多症、原发性骨髓纤维化患者RUNX1 mRNA表达升高，并介导调节红细胞生成的NF-E2过表达，红系前体细胞RUNX1蛋白水平也升高，表示RUNX1在MPNs发病中具有重要作用。RUNX1突变可能还与促进MPNs的白血病转化有关。Ding等[12]在18例进展为白血病的MPNs患者中发现，5例在白血病转化中检测到RUNX1突变，但在慢性期（chronic-phase，CP）未检测到。通过将AML D171N突变体导入MPNs慢性期患者的CD34+细胞中，D171N转导导致未成熟髓系细胞增殖，自我更新能力增强，原始祖细胞增殖。通过对122例处于加速期（accelerated-phase，AP）和急变期（blast-phase，BP）的 MPNs患者进行回顾性研究，发现RUNX1突变率为20%，且与较短的总生存期（overall survival，OS）有关[13]。 也有研究发现，RUNX1、TP53、IDH1、IDH2 和SETBP1突变频率在AP/BP明显高于CP MPNs。在MPNs中，RUNX1也有一定的突变特点，大多数突变在RHD中被检测到[14]，而伴随RUNX1突变，额外染色体易位如 1q、3q、5q、6p、7p、19q 和 22q 和突变如 ASXL1、NRAS、FLT3、TP53、TET2、CBL 等都被检测到[7]。

4 RUNX1突变与骨髓增生异常综合征

MDS是一组起源于造血干细胞，以骨髓的一系或多系病态造血、外周血细胞减少、高风险向急性髓系白血病转化为特征的异质性髓系肿瘤性疾病。RUNX1是MDS最常见的突变基因之一，约占10%[10]。RUNX1突变在MDS中提示预后不良。蔡晓辉等[9]通过对170例MDS患者的研究发现，RUNX1突变率为13.5%，且RUNX1突变组较野生型组具有更高的外周白细胞水平和骨髓原始细胞比例、较低的外周血小板水平，以及更高的白血病转化率。Chen等[15]研究了132例原发MDS患者，其中16例在诊断时具有RUNX1突变，另有2例分别在白血病转化34个月和诊断为MDS 35个月后获得；RUNX1突变组较野生型组具有更高的中性粒细胞计数、较低的血小板计数和较短的OS，且与-7/7q密切相关；包含难治性贫血（refractory anemia，RA）和环形铁幼粒细胞性难治性贫血（RA with ring sideroblst，RAS）的低风险亚型MDS患者RUNX1突变发生率低于包含难治性贫血伴原始细胞增多（RA with an excess of blast，RAEB）、难治性贫血伴原始细胞增多转变型（RAEB in transformation，RAEB-t）、慢性粒单核细胞白血病（chronic myelomonocytic leukemia，CMML）的高风险亚型MDS患者。在CMML中，对81例患者进行研究，在30例中检测到32个RUNX1突变，其中23个突变体位于N端，9个位于C端，该突变患者进展为AML风险较高，且大多数RUNX1突变位于RHD区域，但C端RUNX1突变可能与更频繁快速的AML转化有关[16]。

5 RUNX1与急性髓系白血病

AML是一类造血干细胞出现异常使骨髓髓系细胞分化受阻、原始或幼稚髓系细胞克隆性增生、正常造血受抑的克隆性疾病。在2017年欧洲白血病网分型标准中，伴有单独RUNX1突变的AML患者被分为高危组。RUNX1突变在AML中的发生率约为5.6%～17.9%，儿童患者中约占3%，由MDS转化而来的AML中约占27.7%[7]。除了与男性、年龄较大、FAB M0型发生率最高有关外[17-19]，RUNX1基因在AML中还具有一定的突变特点。Gaidzik等[17]通过研究2439例新诊断的AML患者发现，RUNX1突变在中风险细胞遗传学组中显著富集，且与-7/7q和+13相关；突变多发生在外周血小板计数较高、乳酸脱氢酶水平较低的患者中。但也有研究通过分析93例正常核型AML（cytogenetically normal acute myeloid leukemia， CN-AML）发现，RUNX1突变患者具有较高乳酸脱氢酶水平和较低白细胞计数[19]。Tang等[18]发现，RUNX1突变与HLA-DR、CD34 呈正相关， 与 CD33、CD15、CD19、CD56呈负相关，而杨艳丽等[20]研究表明，RUNX1突变组较野生型组更易表达CD36、CD7，而不易表达CD64、CD117。预后方面，RUNX1突变是影响总体生存的一个不良因素，Tang等[18]的研究中显示，RUNX1突变组中位OS为10.5月，RUNX1野生型组中位OS为30.5月，突变患者对化疗反应低，完全缓解（complete response，CR）也较低。RUNX1 突变与化疗耐药有关，异基因造血干细胞移植对其无复发生存时间有良好的影响，RUNX1突变被认为是AML患者异基因造血干细胞移植的预后良好的因素[20]。

综上所述，RUNX1突变在髓系肿瘤的发生、发展及预后中发挥重要作用，在MDS、AML中与化疗耐药和预后不良有关[21]，更早地检测RUNX1突变在临床预后评估及临床干预治疗上具有关键意义。临床研究需要进一步探索RUNX1基因突变的机制，提高RUNX1基因检测技术，了解下一代靶向治疗及研发相关靶向药物。