骨髓增生异常性肿瘤相关基因突变及治疗展望

伍学强 惠卉

2022 年WHO 更新了髓系肿瘤的分类，引入骨髓增生异常性肿瘤（Myelodysplastic neoplasms，MDS）名称，来取代骨髓增生异常综合征（Myelodysplastic syndromes，MDS），强调和明确了此类疾病的肿瘤属性，即MDS 是以病态造血为主要特征的克隆性造血细胞肿瘤。WHO 通过整合MDS 细胞谱系、显性临床特征和显性生物学特征，将MDS分为具有明确遗传学异常和具有明确形态学异常的两类，并强调了分子遗传学在MDS 疾病定义中的重要性。通过纳入细胞遗传学、分子遗传学等信息，使MDS 类别特征更加清晰。具有明确遗传学异常的MDS 包括：MDS 伴低原始细胞和孤立性5q-（MDS-5q）、MDS 伴低原始细胞和SF3B1 突变（MDS-SF3B1）、MDS 伴TP53 双等位基因失活（MDS-biTP53）[2]。随着研究的深入，大量的数据表明MDS 的发生、发展与细胞分子遗传学异常存在着越来越密切的关系[3]。基于此，我们对与MDS 发生、发展过程中相关的基因突变做一梳理，以探讨相关突变基因在MDS 的发病过程中可能的作用，同时对这一作用的认识可能为MDS 的治疗研究提供理论依据。

1 MDS 发病机制

原发性MDS 主要与基因突变、染色体异常等因素相关，MDS 的发生、发展为单细胞克隆性转化的过程[4]。研究表明，MDS 常见的基因突变可分为以下主要几类：转录调节因子（RUNX1、CEBPA、GATA2）、剪接子基因（SF3B1、SRSF2、U2AF1、EZH2）、表观遗传修饰因子（TET2、DNMT3A、ASXL1）和细胞信号基因（NRAS、KRAS、FLT3）。转录是基因表达的第一阶段，转录因子与特定DNA 序列结合，调控基因的表达。转录调节因子（如RUNX1）广泛表达于造血干细胞表面，突变可导致转录因子不能与DNA 结合或转录激活能力下降，进而导致MDS 病态细胞产生 和MDS 的发 生[5]。RNA 剪 接（RNA splicing）是转录后修饰的第一步，该过程将DNA 模板链转录出的pre-mRNA 中的内含子剪切除去，并将外显子有序连接，最终加工成成熟的mRNA。如SF3B1、SRSF2、U2AF1、EZH2 等剪接子基因发生突变，错误识别内含子的分支剪接位点，导致关键造血调节因子的反复错误剪接。

此外，表观遗传学在MDS 的发生中也发挥重要作用。表观遗传学指不涉及DNA 序列改变的基因表达调控方式，主要从DNA/RNA 甲基化、组蛋白修饰、非编码 RNA 调控和染色质三维结构重构四个层面调控基因表达。许多在MDS 中发现的高频突变基因都与表观遗传状态的调节有关，如TET家族、DNA 甲基转移酶DNMT3A、组蛋白功能修饰基因ASXL1 均参与DNA 甲基化过程。研究者将MDS、AML-M2a 和正常人骨髓标本分离单个核细胞（MNC）并提取DNA，MDS、AML-M2a 组DNA 的平均吸光度值与对照组相比明显不同，提示存在核酸碱基的过度甲基化[6]。启动子区基因可因过度甲基化而失活，影响细胞的正常分化、衰老和凋亡，促使肿瘤细胞的克隆性扩增。DNA 去甲基化药物地西他滨等通过抑制DNA 甲基转移酶，重新激活过度甲基化的基因，抑制肿瘤细胞的克隆性扩增从而达到治疗MDS 及AML 的目的[7]。

由于出现上述多重突变，导致患者造血干细胞基因组单个或多个突变，使造血干细胞增殖能力提高，形成异常克隆细胞，逐渐取代正常克隆细胞。异常克隆细胞在骨髓中分化、成熟障碍，出现病态造血，导致了MDS 的形成。

2 MDS 基因突变

2.1 表观遗传修饰因子

2.1.1 TET2 TET2 突变在血液系统恶性肿瘤中发生的频率较高，约20%～30%的MDS 伴有TET2 突变[8]。TET2 突变调控与甲基化过程密切相关。DNA 甲基化是一个可逆的过程[9，10]，其最主要的作用为调控基因的表达，可以介导染色体失活[9]。通过将5-mC氧化生成5-hmC，干/祖细胞中TET 家族可以调控DNA 中的5-hmC 生成。5-hmC 是去甲基化过程的第一步。已有研究证实TET2 突变的MDS 患者克隆性造血干细胞DNA 中5-hmC 含量显著降低[11]，其他一些研究也表明，低5-hmC 水平与MDS 患者较短生存期有关[12]。已知TET2 突变与DNA 异常甲基化、MDS 进展为AML 的风险增加有关[13]。同时研究者发现TET2 突变往往伴随着其他基因突变，可能影响MDS 患者的预后[14，15]。Feng 等[16]的研究表明TET2 突变伴其他突变的患者比孤立的TET2 突变患者的预后更差。

有研究表明，TET2 突变的 MDS 患者及进展为AML 的患者对阿扎胞苷治疗的反应更好[17]。Yun等[18]的进一步研究表明，TET2 突变和高miR-22表达可以作为预测去甲基化药物（Hypomethylating agent，HMA）治疗MDS 患者疗效的生物标志物。

2.1.2 ASXL1 表观遗传调节基因ASXL1 是组蛋白功能修饰基因，主要发生移码突变。ASXL1 在MDS患者中的突变率约为20%[19]。实验室研究证明，在小鼠中敲除ASXL1 基因，可使小鼠出现血细胞异常增生、三系血细胞减少或发育异常[20]，在人造血干细胞中敲除ASXL1 基因会破坏细胞的分化功能[21，22]。一项Meta 分析表明，MDS 发生ASXL1 突变转化为AML 的可能性较大，ASXL1 突变是MDS和AML 患者预后的独立不良影响因素[23]。同时与TET2 突变相似，研究证明该突变可作为HMA 治疗反应的标记物[24]。

2.1.3 DNMT3A 研究者已在多种肿瘤中发现DNMT3A 的异常表达，其中包括MDS。DNMT3A突变在MDS 患者中的发生率约为10%，并且DNMT3A 突变与MDS 中较短的OS 相关。1%～2%的人类基因组是CpG 岛（CpG island），其主要位于基因的启动子（promotor）和外显子区域，是富含CpG 二核苷酸的一些区域，CpG 岛甲基化程度与转录活性成反比。DNMT 是一种DNA 甲基转移酶，对于建立和维持CpG 岛甲基化至关重要。在人体细胞中具有甲基转移酶活性的主要是DNMT1、DNMT3A 和DNMT3B，其中DNMT3A 在DNA 合成早期发挥甲基化作用。研究证实DNMT3A 突变是MDS 与AML 的独立不良预后因素。突变可以降低OS，且会加快MDS 向AML 转化[25]。

另外与DNMT3A 突变共存的突变也可能对MDS 患者预后产生影响，之前已有报道IDH1/2 突变和DNMT3A 突变通常共存[26～28]，一项小鼠模型的研究表明，这两种突变可使H3K9 超甲基化，对MDS 向白血病转化具有协同作用，并表明DNMT3A 和IDH2缺失的患者可能对组蛋白脱乙酰酶抑制剂的靶向治疗反应更佳[29]。Cedena 等[30]研究证实，在MDS 患者中甲基化相关基因（TET2、DNMT3A、IDH1、IDH2）突变的发生与HMA 的更好疗效密切相关。

2.2 剪接子基因突变RNA 剪接是真核生物的一个基本过程，它是由5 个核微小核糖核蛋白颗粒（Small nuclear ribonucleoprotein particles，snRNP）和其他结合蛋白相互作用形成的剪接机制完成的[31]，促进mRNA 高效剪接，在维持细胞稳态中发挥关键作用[32]。Biancon 等[33，34]发现剪接子基因（SF3B1、SF3B2 和U2AF1）突变的细胞无义介导的mRNA降解（Nonsense-mediated mRNA decay，NMD）减弱，MDS 的DNA 复制障碍、DNA 损伤和染色体不稳定性增加可能与此有关。

2.2.1 SF3B1 SF3B1 基因编码的转录产物是剪接子snRNP 的重要组成成分，参与识别内含子的分支剪接位点，在 RNA 剪接过程中发挥重要作用。已知SF3B1 引起的RNA 异常剪接与MDS、慢性淋巴细胞白血病（Chronic lymphocytic leukemia，CLL）等多种恶性血液病密切相关，在MDS 患者中的发生率约为25%[35，36]。研究证实DNMT3A 突变与SF3B1突变密切相关，但是SF3B1 突变是MDS 患者的一个良好的预后因素，在低风险MDS 中出现概率更高[37]。在骨髓原始细胞小于5%的MDS 中，SF3B1突变与较高的白细胞计数和血小板计数密切相关。数据表明，伴有SF3B1 突变的MDS 患者对促红细胞生成素（Erythropoiesis-stimulating agents，ESAs）的反应更好[38]。

2.2.2 SRSF2 SRSF2 突变在MDS 的发病机制中的作用尚未完全明确，目前研究者发现 SRSF2 突变改变了正常序列相关性RNA 的结合活性，从而改变对特定外显子剪接增强子（ESE）基序上位点的识别，驱动关键造血调节因子的反复错误剪接[39，40]。一项使用SRSF2 小鼠模型的研究证实，SRSF2 突变可损害细胞分化和促进细胞凋亡，导致外周血细胞减少和细胞形态发育不良[41]。另一项研究在体内水平利用生物信息学技术检测出突变型SRSF2 与蛋白编码基因的3'-UTR 区域有更高亲和力，该区域与mRNA 的稳定成熟及NMD 的转录调控和防御机制有关，这可能是SRSF2 突变使NMD 减弱的原因。同时异常剪接会产生错误成熟mRNA 产物，该产物被输送到胞浆通过NMD 被降解，或者转录翻译成错误的功能蛋白，可以从另一角度解释该类突变带来的致病可能性[42]，证实SRSF2 在维持基因组稳定性和调节细胞增殖方面起着关键作用。既往研究报道，SRSF2、TET2 及TP53 突变是预后较差的影响因素，特别是SRSF2 突变，可加速MDS 向AML的转化[43]。生物信息学分析显示[44]，SRSF2 突变可影响与其结合的基因组数，证实其不仅仅直接通过影响自身下游靶点致病，而且可能影响整体RNA剪切复合物的稳态，从而导致广泛的mRNA 异常剪切发生，导致基因组不稳定，这可能是MDS 易于向AML 转化的原因。

2.2.3 U2AF1 U2AF1 剪接子基因的获得性突变在造血系统恶性肿瘤中较常见，约11%的MDS 病例中存在U2AF1 突变[44]。U2AF1 基因所编码的U2AF1 蛋白在剪接过程中可识别并结合5'剪接位点。U2AF1 基因异常会导致U2AF1 蛋白的结构和功能发生改变，进而影响5'剪接位点的识别、mRNA 的剪接，介导与肿瘤发生及发展相关的DNA损伤反应、表观遗传调控失常和细胞凋亡等过程。U2AF1 突变主要通过上调IRAK4-L、FOXO3a 的表达介导免疫途径激活和炎性反应发生；通过诱导R环的积累、降低NMD 的活性调控转录与翻译途径，通过使H2AFY1.1 亚型减少，进而促使患者造血功能失调、B 淋巴细胞减少[45]。

U2AF1 突变已被证实与MDS 的不良预后显著相关，其在MDS/AML 中发生频率较高，且往往在肿瘤发生早期出现，在体内正常细胞包括正常造血细胞中通常不存在，因此U2AF1 成为目前基因治疗靶点的研究热点。研究者通过使T 细胞表达转基因受体，引导它们来识别特定的目标抗原。突变的U2AF1 蛋白质产物被加工成短肽，形成肽-HLA复合物，呈现于细胞表面。这些肽-HLA 复合物可以作为抗原被经过转基因的T 细胞靶向识别。Biernacki 等[46]发现U2AF1Q157R/A*33 作为MDS/sAML的一种新抗原，是TCR-T 细胞治疗的一个很有前途的精准治疗靶点。

2.3 RUNX1RUNX1 是转录核心结合因子基因，编码异二聚体转录因子的α 亚基，约14%的MDS患者可发生 RUNX1 突变。RUNX1 突变分为体细胞突变及胚系突变，胚系突变与家族性血小板疾病和AML 的发生发展密切相关。Simon 等人的试验中，AML 队列中高达30%的RUNX1 突变是胚系突变[47]。RUNX1 突变导致RUNX1 转录因子不能与DNA 结合或RUNX1 转录激活能力下降，引起血细胞生成减少及发育不良。其一，RUNX1 突变可破坏MDM2/p53 轴，导致HIF-1α 蛋白积累，引起血细胞生成减少及发育不良。其二，RUNX1 可能通过增加p53 乙酰化从而增加p53 的转录活性，而RUNX1 突变则会减弱p53 介导的细胞凋亡及DNA修复。其三，RUNX1 突变可能通过使细胞因子激活mTOR 通路的反应减弱，导致翻译缺陷无法纠正[5]。

目前已经证实RUNX1 与MDS 较差的预后相关。RUNX1 的主要共存突变基因有U2AF1、TET2、ASXL1、EZH2、SRSF2。Zhen 等[48]研究证实RUNXI 和U2AF1 突变在新的小鼠模型中共同促进白血病的发展。然而RUNXI 突变对MDS 患者HMA 疗效的影响尚有争议。目前研究者倾向于RUNXI 突变的患者HMA 治疗效果较差。Wu 等[49]发现RUNX1、ASXL1 联合突变的MDS 患者对HMA的反应率较低，且已有研究发现RUNX1 突变在高危MDS 中与HMA 获得性耐药相关[50]。目前针对RUNX1 的靶向治疗研究仍处于体外试验中，对于突变型RUNX1 AML 移植小鼠，使用BET 蛋白抑制剂（BETi）或降解剂（BET-PROTAC）抑制RUNX1 及其靶点，可诱导其AML 细胞凋亡并提高其存活率[51]。

2.4 TP53 基因突变TP53 位于人类染色体17p13，作为一种抑癌基因目前其突变或缺失是MDS/AML的不良预后指标非常明确。但是联合异常可能会对预后产生影响，Chan 等[52]的研究证实TP53 突变del（5q）MDS 患者的生存期与 TP53 野生型患者相当，这可能与del（5q）的MDS 患者预后良好有关。

欧洲淋巴瘤网络（European Lymphoma Network，ELN）指南纳入了TP53 定量，同时引入了TP53 等位基因状态（Monoallelic or biallelic mutation）这一概念。2022 年第五版WHO 血液淋巴肿瘤分类将MDS 伴双等位基因（bi-allelic）TP53 作为一种新的亚型进行了更新，2022 年发表在Blood上的一篇文章将其定义为符合以下三个条件之一的TP53 突变：①TP53 基因上发生2 个或以上突变；②TP53 基因上发生1 个突变伴17p 异常；③无17p 异常，但TP53基因上发生一个变异等位基因频率（variant allele frequency，VAF）＞55%的突变[53]。bi-TP53 患者通常具有复杂核型、且预后差[54]。有研究证实，bi-TP53患者较单等位基因突变（monoallelic mutations，ma-TP53）和野生型（wild type，wt-TP53）TP53 患者的OS显著降低（P=0.033）[55]。NCCN 指南建议bi-TP53 患者参与临床实验[56]。在Ascertain 试验（ASTX727-02）中，bi-TP53 突变MDS 受试者接受口服地西他滨-西达尿苷（Cedazuridine）治疗可延长生存期[57]。

3 MDS 的治疗策略与展望

虽然异基因造血干细胞移植仍是目前治愈MDS 的唯一方式，但是对于无法耐受及条件受限的中高危MDS 患者来说，HMA 及其联合治疗仍是最为有效的治疗方法。然而仅有30%～40%的患者对HMA 治疗产生反应[58]。HMA 治疗失败的患者后续治疗选择较少，病情进展迅速。对此，研究人员基于基因突变及其靶点寻求体外及药物试验中的可能有效的药物，以期为该类患者寻求更多的治疗选择。

3.1 维奈托克（Venetoclax）维奈托克是美国FDA批准的首个BCL-2 抑制剂，主要用于治疗复发/难治性CLL、AML 和MDS。BCL-2 是一种能抑制细胞凋亡的蛋白，MDS 患者体内的BCL-2 蛋白会阻止肿瘤细胞的凋亡，而BCL-2 抑制剂能使BCL-2蛋白失去活性，从而促使肿瘤细胞死亡。相较于其他BCL-2 抑制剂（如Navitoclax），维奈托克对BCL-2 具有更强的选择性[59]。

维奈托克已在多种血液恶性肿瘤中显示出一定的治疗效果[60]。维奈托克治疗可能会降低MDS或AML 细胞的凋亡阈值[61，62]，从而改善对HMA 的反应，在对HMA 治疗耐药的细胞中也可以改善治疗反应。最近发表的数据显示，维奈托克和阿扎胞苷联合治疗可能通过破坏代谢机制[63]来根除肿瘤干细胞。体外实验表明HMA 可以促进维奈托克诱导细胞凋亡[64]，从作用机制上看维奈托克和HMA 可以共同诱导线粒体凋亡通路，扰乱三羧酸循环（柠檬酸循环），破坏能量代谢，从而发挥协同作用[65]。临床试验证实维奈托克与HMA联合可提高包括HMA 治疗失败在内的MDS 患者的治疗反应率[66]。然而最近的美国血液学会（American Society for Hematology，ASH）、欧洲血液学年会（European Hematology Association，EHA）及Abbvie M15-531 试验的临床数据显示联合治疗会增加对造血功能的毒性，增加中性粒细胞减少导致的发热，由此提示联合应用需注意控制剂量及监测血常规[67，68]。

3.2 SX-682SX-682 是一种口服的CXCR1/2 抑制剂。在体外CXCR2 抑制剂可减少AML 细胞系和原发性MDS/AML 患者样本细胞的增殖，在动物模型体内可以破坏AML 细胞生长[69]。在MDS 和AML中，CXCR1/2 信号通路参与免疫抑制性髓系抑制细胞（Myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）的募集和促进白血病干细胞（Leukemia stem cells，LSCs）的自分泌增加。Schinke 等[70]的研究证实，抑制CXCR2会导致原发性AML/MDS 患者细胞的活力和克隆能力下降，同时会降低AML/MDS 患者CD34+/CD38-致病性造血干细胞（Hematopoietic stem cells，HSCs）的生存能力，但对健康对照HSCs 没有影响。

中性粒细胞属非特异性免疫细胞，其表面可表达CXCR1 和 CXCR2。IL-8 是CXCR1/2 共同配体，通过结合CXCR1/2 激活下游信号通路，参与肿瘤细胞增殖。CXCR2 还参与中性粒细胞从骨髓中溢出的过程[71]，因此中性粒细胞计数（absolute neutrophil count，ANC）可作为SX-682 抑制CXCR1/2 的 药效学标志物。一项I 期试验（HL142389、NCT042-45397）[72]在17 例输血依赖型且既往HMA 治疗失败的MDS 患者中应用SX-682 单药治疗，骨髓MDSCs 和LSCs 减少，且耐受性良好，未观察到患者因不良事件停止治疗。

3.3 PevonedistatPevonedistat（也称为MLN4924）是2009 年研发的一种靶向NEDD8 激活酶（NEDD8 activating enzyme，NAE）的抑制剂，在临床前研究中Pevonedistat 对NAE 的抑制会阻断特定蛋白的修饰，从而扰乱细胞周期进程和细胞存活，导致肿瘤细胞死亡，显示出非常有效的抗肿瘤活性。孙毅等[73]发现Pevonedistat 可以在多种肿瘤细胞中诱导免疫检查点蛋白PD-L1 的表达，其机制主要是通过MEK/JNK 信号激活转录因子AP-1，进而促进PD-L1 在转录水平表达上调，形成肿瘤相关的免疫抑制环境。通过抗PD-L1 单抗或MEK 抑制剂可以有效阻断Pevonedistat 的免疫抑制作用，发挥协同抗肿瘤效果。

据一项Ⅱ期试验报道，推荐剂量Pevonedistat联合阿扎胞苷的毒性表现为ALT/AST 短暂升高[74]。于2020 年Pevonedistat 获得FDA 突破性疗法认定，FDA 批准其用于治疗高危骨髓增生异常综合征（HR-MDS）患者[75]。临床前研究显示，Pevonedistat与阿扎胞苷、Venetoclax 具有协同作用。一项Ⅱ期随机试验（NCT02610777）证实阿扎胞苷、Venetoclax和Pevonedistat 的三联用药在新诊断的继发性AML老年患者和HMA 失败后的MDS 或慢性粒单核细胞白血病（Chronic myelomonocytic leukemia，CMML）患者中有效，CR 率有显著改善[76]。在Ⅲ期试验（NCT03268954）[77]中对于那些持续治疗超过3 个周期的HR-MDS 患者，联合治疗改善OS 的趋势较为突出。但是目前仍缺乏针对HR-MDS 患者的同质性人群的临床试验。对于HMA 治疗失败后的MDS 而言，治疗选择较少，Pevonedistat 的出现及临床应用为患者提供了新的治疗选择。

3.4 RigosertibRigosertib（ON-01910）是一种小分子细胞周期抑制剂，可诱导肿瘤细胞周期阻滞从而阻止肿瘤细胞生长。MDS 中通常有RAS 途径的激活，可触发下游致癌信号[78，79]。Rigosertib 可与所有RAS 效应蛋白[80]中包含的关键调控域结合，阻止效应分子与RAS 的相互作用，从而阻断RAS 信号的传递，阻止RAS 激活。

在目前的临床试验中，研究者们认为 Rigosertib是HMA 治疗失败的晚期MDS 一种有效治疗方法。一项针对进展为AML 的患者的Ⅰ/Ⅱ期临床试验证实，Rigosertib 可改善患者造血功能，提高生存率，且相对安全、耐受性良好，3 级或4 级副作用较少，很少发生血液毒性[81]。最近完成的随机Ⅲ期临床试验（ONTIME 试验）[82]比较了静脉注射Rigosertib 与最佳支持治疗用于HMA 治疗失败后MDS 患者的疗效，证实7 号单体和8 号三体患者的生存率显著提高，特别是HMA 治疗后9 个月内出现进展的患者以及IPSS-R 高危人群可从Rigosertib 治疗中获益。目前对于HR-MDS 患者来说，Rigosertib 仅对一小部分符合特定条件的患者有效，且最终结果不符合设定的试验终点（需具有明显生存优势）。但是由于其作用机制与已批准的去甲基化及免疫调节药物完全不同，随着临床试验的进展，Rigosertib有望成为特定MDS 亚群新的治疗选择。

4 结语

对于无法耐受异基因造血干细胞移植，或条件受限的中高危MDS 患者来说，HMA 治疗无疑仍是目前最为有效的治疗方法。但是仅有部分MDS 患者对HMA 治疗有反应[58]，已有大量研究证实MDS对HMA 的治疗反应与部分基因突变相关[21～24]。在高频基因突变中，除SF3B1 突变是一个良好的预后因素外，ASXL1、U2AF1、SRSF2、EZH2 和RUNX1等突变的HR-MDS 转化为AML 的可能性较高，目前，HMA 失败后的MDS 治疗是我们研究的热点。随着对MDS 发病机制的进一步了解，预计针对新的靶点的临床药物试验及研究数据将不断出现，并转化为更精准、更个性化的MDS 患者的治疗选择。