[ASH专题再回首] 赵智刚教授:表观遗传学与血液肿瘤的发生及预后

作者:  赵智刚   日期:2016/1/23 14:35:15  浏览量:22017

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编者按:表观遗传学是后基因组时代的新兴学科,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控。表观遗传学机制贯穿血液肿瘤发生、发展和预后的整个生物学过程,并具有一定的广泛性和组织特异性。针对血液肿瘤的表观遗传学进行深入的研究,对于血液肿瘤的预防、临床诊断、治疗和预后判断都具有重要的指导意义。在2015年12月5~8日召开的第57届美国血液学协会(ASH)年会上,针对表观遗传学的研究众多,现摘录部分内容以飨读者。

赵智刚  天津医科大学肿瘤医院

 

  编者按:表观遗传学是后基因组时代的新兴学科,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控。表观遗传学机制贯穿血液肿瘤发生、发展和预后的整个生物学过程,并具有一定的广泛性和组织特异性。针对血液肿瘤的表观遗传学进行深入的研究,对于血液肿瘤的预防、临床诊断、治疗和预后判断都具有重要的指导意义。在2015年12月5~8日召开的第57届美国血液学协会(ASH)年会上,针对表观遗传学的研究众多,现摘录部分内容以飨读者。

 

表观遗传学调控基因与血液肿瘤的发病机制

  美国纽约纪念斯隆-凯特林癌症中心ean-Baptiste报道了ASXL2突变与急性髓系白血病(AML)的发病关系。ASXL2突变与髓系血液肿瘤常见的ASXL1突变共享40%氨基酸同源性,在RUNX1-ETO易位的AML患者中最常见。研究者通过构建ASXL2基因敲除小鼠和ASXL1/ASXL2双基因敲除小鼠,首次阐述了ASXL2突变通过影响RUNX1和/或RUNX1-ETO 靶基因的表达,进而在RUNX1-ETO 介导白血病生成中发挥关键作用。此外,该研究揭示了具有ASXL2突变的RUNX1-ETO易位的AML患者具有独特的与疾病相关的转录因子群,表明ASXL2在RUNX1-ETO介导白血病生成中的特殊作用。该研究结果阐明了ASXL2突变是RUNX1-ETO易位的AML发生的重要基础。

 

  AML被认为来自于白血病干细胞(LSC)。然而,最近的一些研究表明,在LSC之前存在一类前白血病造血干细胞(pre-leukemic HSC)。Pre-leukemic HSC具有调控正常造血以及比正常HSC更强的增殖能力。Pre-leukemic HSC自身再次发生突变则可导致白血病。来自美国印第安纳大学的Sarah等发现TP53突变(包括p53R248W 和p53R273H)同时存在健康人和AML患者中,提示TP53突变可能是AML发生的早期事件。存在p53R248W异常的HSC具有pre-leukemic特性,该突变与ASXL1、受体酪氨酸激酶或FLT3等突变共存于AML。ASXL1突变存在于10%~30%的恶性髓系肿瘤患者中,且提示不良预后。Flt3-ITD发生于30%的AML患者并且与不良预后有关。研究者通过构建p53R248W/+ASXL1+/-小鼠,发现p53R248W明显增强了ASXL1缺乏的骨髓细胞造血重建能力。为了研究p53突变在Flt3-ITD阳性HSC中的作用,该课题组构建了p53R248W/+Flt3ITD/+小鼠,进而发现p53R248W增强了Flt3-ITD阳性小鼠骨髓细胞的造血重建能力。p53R248W/+ASXL1+/-与p53R248W/+Flt3ITD/+小鼠是否生成白血病的实验正在进行当中,该实验结果可以阐述p53是否具有与ASXL1或 Flt3-ITD的协同作用,导致LSC生成并加速白血病在ASXL1缺陷或Flt-ITD阳性小鼠中的发生。此外,研究者发现在髓系祖细胞中,p53R248W可以结合在Ezh2启动子区域,进而调控整个PRC2相关基因群,包括Ezh1、Ezh2、 Kdm2a、Setd2。该研究证实p53通过调控一个新的表观遗传通路促进pre-leukemic HSCs的发生。

 

表观遗传学调控基因与血液肿瘤的预后

  正常核型急性髓细胞白血病(CN-AML)是一类与基因改变和临床结果关系密切相关的异质性疾病。最近的测序研究将越来越多的突变基因按照功能进行分类,如:髓系转录因子、抑癌基因、信号转导、染色质修饰、复合黏连蛋白和复合剪接体。来自德国的研究人员发现了表观遗传调控基因突变在CN-AML发生发展过程中的作用。这些表观遗传学调控基因包括DNMT3A, TET2, MLL, ASXL1, KDM6A, KDM2A, NSD1, EZH2, WT1和 IDH1/2。他们针对50例初诊、缓解和复发的CN-AML患者的测序结果发现,48个具有表观遗传学调控功能基因在72%(36/50)初诊患者中被检测到突变。大多数患者存在单一突变,另有9例和1例患者分别发现了2个和/或3个突变,上述突变均发生在白血病克隆中,说明表观遗传调控基因突变是AML发生的早期事件。初诊患者中检测到的48种突变,只有2种在复发患者中消失,说明上述基因突变在疾病进展中的稳定性。此外,24%(12/50)的患者在复发时出现新的表观遗传学调控基因的突变,包括WT1、IDH1和KDM6A。有50%(18/36)的CR患者存在表观遗传学调控基因突变,包括DNMT3A(n=14)、TET2(n=3)或IDH2(n=2)。该结果在一定程度反应上述突变持续在前白血病克隆中存在,而且存在这些突变的前白血病克隆对化疗不敏感。治疗后DNMT3A突变消失患者的长期RFS比DNMT3A持续存在的患者要明显延长。治疗后DNMT3A突变持续存在患者中大部分(11/14)存在NPM1和FLT3突变并具有相关性。该研究说明CN-AML患者的复发在很大程度上受到表观遗传调控基因的影响。DNMT3A突变与NPM1和FLT3-ITD在CN-AML的发生及预后中发挥着协同作用。

 

  另外一项来自西雅图Fred Hutchinson癌症研究中心的报告中,研究者对654个AML生存相关的甲基化区域(SAMR)进行综合分析。其中两个SAMR具有明显异常。这两个 SAMR分别位于LZTS2和 NR6A1启动子上游的CpG岛。多因素分析表明,LZTS2具有独立的预后意义,AML患者LZTS2的低甲基化状态预示较短的生存期。如果联合FLT3-ITD,NR6A1也具有独立预后意义,AML患者NR6A1低甲基化可以作为生存期短的独立指标。此外,正常核型AML(AML-NK)患者如果携带低甲基化状态的LZTS2或NR6A1,往往具有较短的生存期。针对LZTS2和 NR6A1的功能学检测结果发现:LZTS2具有抑癌基因的特性,高表达LZTS2可以抑制肿瘤细胞的增殖;而NR6A1可能具有癌基因的特性,高表达NR6A1与前列腺癌的疾病进展和侵袭有关。该研究明确了AML-NK患者预后的两个DNA甲基化标记基因。针对这两个基因的前瞻性临床试验正在进行中。

 

针对表观遗传学调控基因的治疗

  西达本胺是我国自主研发的一种新型口服组蛋白脱乙酰酶(HDAC)抑制剂,可以有效抑制HDAC1, HDAC2, HDAC3 和HDAC10,它被批准用于复发或难治性外周T细胞淋巴瘤(PTCL)。本次ASH会议,来自中国北京大学牵头的前期研究(ChiCTR-TNC-00000806)检测了西达本胺不同的给药方案对复发或难治性PTCL患者的疗效和安全性。研究纳入了52例蕈样霉菌病或Sezary综合症患者,其中26例患者被随机分配到接受西达本胺30 mg,每周两次,持续2周,3周为一个周期;或每周两次,持续4周,6周为一个周期。另外26例患者给予西达本胺30 mg,每周两次,无间歇的治疗方案。主要终点是客观缓解率(ORR)。结果显示,3周为一个周期组 ORR是33%,6周为一个周期组ORR是23%,连续给药组ORR是36%。三组的反应期中位数(DOR)分别是50、 92,和169 天。三个组不良反应发生率相当,主要为血小板减少、白细胞减少、疲劳、恶心和腹泻是最常见的症状。值得注意的是,研究中报道了两个严重的不良反应,其中3周为一个周期组的一名患者因为发烧和肺部感染住院,另外一个患者在连续给药组因为高血糖住院。该研究提示,西达本胺可以有效治疗复发或难治性CTCL。西达本胺治疗耐受性良好。主要毒性是可控的血液和胃肠道反应。基于三种不同给药方案的总体情况,推荐30mg每周两次的连续给药方案。

 

  综上,血液肿瘤的临床研究将面临机遇和挑战。截至目前,血液肿瘤的病因仍不明确。表观遗传学基础研究和临床研究获得的信息可能会揭示血液肿瘤发生发展的复杂性和异质性,阐明其发病机制,允许我们更精化个体性治疗。随着我们对血液肿瘤异质性、发病机制和复发难治原因的逐渐探索,进而获得越来越多的小分子靶向治疗药物。针对血液肿瘤患者的治疗将更精准优化、更易耐受、长期不良影响减小,患者的生存期和生活质量会显著增加。

 

  专家简介:

  赵智刚,副教授,硕士生导师,天津医科大学肿瘤医院血液肿瘤科副主任医师,美国癌症研究协会会员,美国血液学协会会员,中国医师协会会员,天津医师协会血液肿瘤分会会员。从事肿瘤的内科治疗近20年,熟悉血液肿瘤的化疗、靶向治疗、免疫生物治疗以及造血干细胞移植治疗的临床与基础研究工作。目前主要从事表观遗传学调控基因在血液肿瘤发病、预后及靶向治疗的研究,和基于二代测序的血液肿瘤精准治疗。参与国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家高技术研究发展计划(863计划)、国家自然基金等多项国家级课题的研究,主持完成国家自然科学基金青年项目及面上项目各一项,目前承担肿瘤学国家重点学科专项课题一项。已经发表论文30多篇,包括多篇SCI论文,第一作者影响因子累积超过50分。

版面编辑:吴少妮  责任编辑:付丽云

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