JAK2突變與骨髓增生異常綜合征的關(guān)系

周旭艷 牧啟田 歐陽桂芳

Janus激酶（JAKs）是一類非受體型可溶性的胞質(zhì)蛋白酪氨酸激酶，共有4個(gè)成員：JAK1、JAK2、JAK3和TyK2，大約介導(dǎo)60種細(xì)胞因子和激素信號(hào)，細(xì)胞外信號(hào)與激酶的相互作用決定了JAKs的生物學(xué)功能[1]。JAK2是JAKs中與血液疾病關(guān)系最為密切的激酶，JAK2基因突變可影響骨髓造血細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)通路，對(duì)血液疾病的發(fā)生、進(jìn)展意義重大[2]。目前JAK2-V617F突變被認(rèn)識(shí)到與骨髓增殖性疾?。∕PDs）關(guān)系最密切[3]，然而多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)JAK2突變?cè)诠撬柙錾惓＞C合征（MDS）的惡性發(fā)病機(jī)制中也起到重要作用，伴有JAK2突變的MDS患者往往預(yù)后不良[4-8]。本文就JAK2、JAK2/STAT信號(hào)通路及JAK2與MDS的關(guān)系等綜述如下。

1 JAKs的結(jié)構(gòu)和活性改變

JAKs由7個(gè)不同長(zhǎng)度的JAK同源區(qū)（JAK homology，JH）（JH1-JH7）構(gòu)成，包含 4 個(gè)功能區(qū)域，分別是 N-端的FERM區(qū)、SH2區(qū)、假酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域（pseudokinase，PK）和C-端催化活性氨基酸激酶結(jié)構(gòu)域（tyrosine kinase，TK）。FERM區(qū)由JH5-JH7和小部分JH4組成，調(diào)節(jié)催化活性，此區(qū)域的突變會(huì)改變JAKs蛋白激酶活性。SH2區(qū)包括大部分JH4和小部分JH3，對(duì)JAKs的活化起輔助作用。FERM區(qū)和SH2區(qū)共同作用激酶與其同源受體的相互結(jié)合，影響胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)。非功能性PK區(qū)（JH2）負(fù)性調(diào)節(jié)JAKs蛋白激酶活性，JH2功能的缺失影響細(xì)胞因子誘導(dǎo)的通路信號(hào)，造成機(jī)體嚴(yán)重的聯(lián)合免疫缺陷。TK區(qū)位于JH1，具有催化活性，此區(qū)域位點(diǎn)的突變并不多見。最常見的JAK2-V617F突變發(fā)生于JH2同源區(qū)，JAK2-V617F突變時(shí)JH2結(jié)構(gòu)區(qū)構(gòu)象隨之發(fā)生改變，對(duì)JH1的抑制作用減弱，使JH1磷酸化而被持續(xù)激活，從而異常啟動(dòng)下游信號(hào)通路[1,9]，見圖1。

JAKs的活性受到JAKs自身磷酸化位點(diǎn)和與之作用的蛋白調(diào)節(jié)。自身磷酸化位點(diǎn)包括負(fù)性調(diào)控位點(diǎn)和正性調(diào)控位點(diǎn)，其中負(fù)性調(diào)控位點(diǎn)包括Ser523、Tyr317、Tyr570 等，正性調(diào)控位點(diǎn)包括 Tyr1007、Tyr1008、Tyr221、Tyr813等。影響JAKs活性的蛋白包括SHP1、SHP2、PTP1B、TCPTP、CD45等蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶，它們通過使JAKs位點(diǎn)發(fā)生脫磷酸化，而影響后者活性。此外SOCS1蛋白、SOCS3蛋白和SH2B家族蛋白質(zhì)對(duì)JAKs有直接的負(fù)性調(diào)控作用[1]，見圖1。

圖1 JAKs結(jié)構(gòu)模式圖

2 JAK2基因突變類型

JAK2基因長(zhǎng) 140kb，位于染色體 9p24，編碼由1 132個(gè)氨基酸組成的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，JAK2的突變會(huì)影響骨髓造血細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)通路。JAK2基因點(diǎn)突變中以JAK2-V617F（JAK2基因第14號(hào)外顯子編碼序列的第1 849位堿基G被T取代，導(dǎo)致JH2假激酶區(qū)617位置纈氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸奖彼幔┩蛔兟首罡?，多見于真性紅細(xì)胞增多癥（polycythemia vera，PV）[3]。JAK2-V617F等位基因負(fù)荷超過50%是PV患者病情進(jìn)展、合并骨髓纖維化（myelofibrosis，MF）的高危因素[10]。而 MDS 患者的JAK2突變也以JAK2-V617F最為常見。其他類型點(diǎn)突變?nèi)鏙AK2-R683S（G）多見于急性B淋巴細(xì)胞白血病[11-12]，總體發(fā)生率低。JAK2的12號(hào)外顯子堿基的插入和缺失突變多見于PV，一般發(fā)生在第537至543位密碼子之間，其中以N542-E543del的發(fā)生率最高（30%）。相比于JAK2-V617F突變，12號(hào)外顯子異常的患者血象中Hb水平更高、PLT和WBC數(shù)更低，但血栓形成、繼發(fā)骨髓纖維化和病情進(jìn)展的概率相似[13]。JAK2基因重排的類型包括TEL/ETV6-JAK2、PCM1-JAK2、BCR-JAK2等，在MDS患者中的發(fā)生頻率低。JAK2基因擴(kuò)增在血液惡性腫瘤中非常少見，在MDS患者中未見報(bào)道。

3 JAK2與信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子途徑（STAT）

人類STAT家族共有6個(gè)成員：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5（STAT5a、STAT5b）、STAT6，以 STAT3和STAT5蛋白與淋巴和骨髓惡性腫瘤的發(fā)病機(jī)制最為相關(guān)。STAT5包含STAT5a和STAT5b兩種蛋白，主要在造血干、祖細(xì)胞和成熟細(xì)胞群的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用[14]。破壞STAT3和STAT5之間的生理平衡也可導(dǎo)致血液惡性腫瘤的發(fā)生[15]。

JAK/STAT途徑本質(zhì)上是一個(gè)超過30種跨膜蛋白的超家族。作為細(xì)胞因子受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的中心，JAK2/STAT可識(shí)別特定的細(xì)胞外信號(hào)因子，向胞內(nèi)傳遞增殖、分化、抗凋亡等信號(hào)，對(duì)造血系統(tǒng)、免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)至關(guān)重要[16]。JAK2的突變狀態(tài)可影響信號(hào)傳導(dǎo)。當(dāng)JAK2為野生型時(shí)，只有與細(xì)胞外配體結(jié)合，才能激活細(xì)胞內(nèi)STAT、PI3K和RAS-MAPK等信號(hào)通路，進(jìn)而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞的增殖、分化；當(dāng)JAK2發(fā)生突變時(shí)，即使沒有細(xì)胞外任何配體，也可持續(xù)性激活STAT等多條信號(hào)通路[16]，見圖2。除JAK2自身發(fā)生的突變外，負(fù)性調(diào)節(jié)因子的突變或沉默、JAK2致癌融合蛋白的存在及調(diào)控因子含量的改變等均可激活STAT途徑。國(guó)外一項(xiàng)研究用小鼠模型觀測(cè)了JAK/STAT信號(hào)通路與負(fù)性調(diào)控因子CD45和靶分子轉(zhuǎn)移蛋白受體CD71之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低表達(dá)的CD45和CD71致JAK/STAT通路持續(xù)性激活，最終導(dǎo)致MDS造血異常的發(fā)生[17]。

圖2 野生型JAK2和突變型JAK2信號(hào)通路激活模式圖

4 JAK2突變與MDS的關(guān)系

4.1 JAK2的突變率 一般認(rèn)為JAK2基因以JAK2-V617F突變的形式發(fā)生于MPDs最為常見，其中在PV患者中的突變率約為95%，原發(fā)性血小板增多癥和原發(fā)性MF患者中的突變率分別約為50%，而在MDS和急性髓細(xì)胞白血病患者中的突變率＜5%[18-19]。

陳婉等[4]報(bào)道在中國(guó)人群中，MDS總體的突變陽性率為5%，難治性血細(xì)胞減少伴多系發(fā)育異常、難治性貧血伴原始細(xì)胞增多和不能分類的MDS亞型均檢出JAK2-V617F突變，各亞型之間頻率并無差異。Jekarl等[20]在檢測(cè)非骨髓增殖性腫瘤的血液疾病患者基因突變時(shí)發(fā)現(xiàn)，MDS中JAK2-V617F突變率為8.3%。這些結(jié)果提示，盡管在MDS中JAK2突變率并不是很高，但與MDS的發(fā)病機(jī)制有一定相關(guān)性。

4.2 JAK2突變與MDS病情進(jìn)展及預(yù)后 JAK2突變?cè)贛DS病情進(jìn)展中起到一定作用。伴JAK2-V617F突變的MDS患者骨髓原始細(xì)胞比例、外周血乳酸脫氫酶水平高，脾臟腫大發(fā)生率高，并且約有37.5%的JAK2突變患者會(huì)發(fā)生急性白血病轉(zhuǎn)化，遠(yuǎn)高于野生型患者（5.9%）[4]。此外，JAK2突變可以在MDS轉(zhuǎn)白期間獲得，并且可能在低危MDS亞型的病情進(jìn)展中起作用[5]。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)臨床研究對(duì)比了MDS患者和健康志愿者外周血JAK2-V617F基因的表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)JAK2-V617F基因表達(dá)拷貝數(shù)在惡性程度高的MDS類型中明顯升高，提示MDS的發(fā)病可能受JAK2信號(hào)通路異常的影響[6]。綜合上述結(jié)果，JAK2-V617F突變水平檢測(cè)可作為MDS病情評(píng)價(jià)的一個(gè)指標(biāo)。

JAK2突變與MDS合并MF也有密切關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),在MDS合并MF患者中JAK2-V617F突變的發(fā)生率（21%）遠(yuǎn)大于無MF者（2%）。臨床中合并MF的患者更易發(fā)生肝脾腫大，更傾向于出現(xiàn)消耗性癥狀和輸血依賴，其生存率明顯偏低，并且病情進(jìn)展速度快[7]。Fu等[7]發(fā)現(xiàn)MDS合并骨髓纖維化患者JAK2-V617F等位基因負(fù)荷的中位值為22.5%（5.5%～46%），低于原發(fā)性骨髓纖維化（47%）。因此，檢測(cè)JAK2-V617F的基因負(fù)荷有助于區(qū)別原發(fā)和繼發(fā)性骨髓纖維化，基因負(fù)荷高的骨髓纖維化患者更傾向于原發(fā)性骨髓纖維化，若在MDS患者中檢測(cè)到高負(fù)荷的JAK2-V617F突變需警惕合并骨髓纖維化可能，提示預(yù)后不良。盡管MDS合并骨髓纖維化的JAK2-V617F等位基因負(fù)荷明顯低于原發(fā)性骨髓纖維化，但JAK2-V617F突變的存在有可能加速M(fèi)DS患者骨髓纖維化的進(jìn)程，同時(shí)影響骨髓移植的治療效果。臨床資料顯示JAK2突變也是MDS患者移植后存活率低的預(yù)測(cè)因子之一，當(dāng)MDS患者伴有JAK2突變時(shí)，移植后生存期明顯低于無JAK2突變者，在需要骨髓移植的MDS患者中檢測(cè)JAK2突變對(duì)評(píng)估預(yù)后有益[8]。

4.3 JAK2突變與MDS的治療 目前MDS治療方案主要包括支持治療、低甲基化劑（阿扎胞苷、地西他濱等）、生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑和免疫抑制劑（抗胸腺細(xì)胞球蛋白、環(huán)孢素和來那度胺等）、化療及異基因造血干細(xì)胞移植等[21-24]，但上述治療方案在臨床上仍存在諸多問題，因此，針對(duì)JAK2及其信號(hào)通路的靶向治療是MDS潛在治療手段之一。

盧索替尼是一種可口服的選擇性JAK1/JAK2激酶抑制劑，是首個(gè)被美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于治療中高危MF患者的藥物。在多組臨床研究中證實(shí)盧索替尼可明顯縮小原發(fā)性MF患者的脾臟體積，改善患者的臨床癥狀和生活質(zhì)量[25-26]。在PV患者中，盧索替尼有明顯控制血細(xì)胞比容、減小脾臟體積、減少血栓栓塞事件發(fā)生的作用[27]。此外，有相關(guān)報(bào)道稱，伴有JAK2基因融合的骨髓增殖性腫瘤、慢性白血病以及骨髓增生異常綜合征/骨髓增殖性腫瘤的患者在使用盧索替尼后，腫瘤負(fù)荷獲得明顯的改善[28-29]。但目前臨床上對(duì)盧索替尼治療伴有JAK2基因突變或合并MP的MDS患者的療效尚不明確。Junya等[30]發(fā)現(xiàn)JAK2選擇性抑制劑NS-018可優(yōu)先抑制MDS-BMMNC（骨髓單核細(xì)胞）的增殖，有效預(yù)防MDS患者惡性克隆的過度增殖，并且對(duì)正常BMMNC產(chǎn)生的毒性較低。因此，NS-018有望被運(yùn)用于臨床治療具有增殖性表型高危的MDS患者。

Boehrer等[31]通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)表皮生長(zhǎng)因子受體抑制劑厄洛替尼具有抗腫瘤活性。厄洛替尼能夠通過脫靶抑制作用破壞JAK2/STAT5通路的信號(hào)傳導(dǎo)，殺死來自MDS和急性髓細(xì)胞白血病患者的CD34+骨髓原始細(xì)胞，同時(shí)能夠保留正常的CD34+祖細(xì)胞。

研究發(fā)現(xiàn)，通過單藥地西他濱化療可降低MDS患者JAK2-V617F突變的表達(dá)水平，并且通過增加化療周期可使拷貝數(shù)進(jìn)一步降低[32]。JAK2突變的高表達(dá)可能導(dǎo)致MDS發(fā)生從低型向高危型惡性轉(zhuǎn)化，去甲基化藥物對(duì)此機(jī)制有抑制作用，而JAK2-V617F拷貝數(shù)的變化或許可以預(yù)示去甲基化藥物的治療效果。

西達(dá)本胺是一種新型苯甲酰胺類的組蛋白去乙?；敢种苿哂锌鼓[瘤活性[33]。Zhao等[34]在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了這種抗腫瘤活性也作用于MDS，西達(dá)本胺可上調(diào)SOCS3的表達(dá)水平從而抑制MDS細(xì)胞JAK2/STAT3信號(hào)通路的傳導(dǎo)，并且可能通過JAK2/STAT3傳導(dǎo)信號(hào)的下調(diào)誘導(dǎo)MDS細(xì)胞G0/G1期停滯及凋亡。因此，西達(dá)本胺除了用于治療難治復(fù)發(fā)的外周T細(xì)胞淋巴瘤外，還有治療MDS的可能性，這一觀點(diǎn)也得到其他研究者的支持[35]。

5 小結(jié)與展望

JAK2突變與MPDs的關(guān)系已經(jīng)廣為臨床認(rèn)可。JAK2-V617F突變?cè)贛DS的惡性發(fā)病機(jī)制中起到重要作用，且此類MDS患者具有獨(dú)特的臨床表現(xiàn)，往往預(yù)后不良。JAK2突變及其信號(hào)通路異常與MDS的關(guān)系是目前臨床關(guān)注的熱點(diǎn)。

安全有效的JAK2及其信號(hào)通路抑制劑正在不斷地被研發(fā)，并取得了較好的臨床效果。盡管如此，JAK2抑制劑治療伴JAK2基因突變MDS患者的分子機(jī)制和臨床有效性研究仍然少見。目前已發(fā)現(xiàn)多種治療MDS藥物的起效機(jī)制可能與JAK2/STAT途徑的改變有關(guān)，但此類研究多在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行，臨床試驗(yàn)少見。因此，真正實(shí)現(xiàn)把JAK2及其信號(hào)通路作為靶點(diǎn)來治療MDS這一目標(biāo)，仍任重而道遠(yuǎn)。