骨髓增生異常綜合征DNA甲基化研究進(jìn)展

丁 雪，劉 杰，王 博，鄭舒揚(yáng)，李丹紅

(1.牡丹江醫(yī)學(xué)院；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院血液科，黑龍江 牡丹江 157011)

骨髓增生異常綜合征(MDS)是一種起源于造血干細(xì)胞或祖細(xì)胞異常的克隆性疾病，以病態(tài)造血及高風(fēng)險(xiǎn)向AML轉(zhuǎn)化為主要特點(diǎn)。隨著對(duì)MDS深入研究發(fā)現(xiàn)MDS患者常見于60歲以上的老年人，男、女發(fā)病無顯著差異。過去治療方案主要包括支持治療、化學(xué)治療及造血干細(xì)胞移植(HSCT)，雖然HSCT可治愈該疾病，但僅少數(shù)患者適用于HSCT，而其他治療方案也存在緩解率低、生存期短，毒副作用大等缺點(diǎn)，目前臨床上已不被廣泛使用?，F(xiàn)今關(guān)于MDS的發(fā)病機(jī)制仍不十分明確，但部分學(xué)者通過對(duì)全基因組或特異區(qū)域檢測發(fā)現(xiàn)DNA甲基化參與了MDS的發(fā)生發(fā)展，且不同基因突變對(duì)患者的生存及預(yù)后等影響各不相同。DNA高度甲基化常發(fā)生于CPG島，其主要位于啟動(dòng)子及外顯子區(qū)域，當(dāng)該區(qū)域發(fā)生異常甲基化時(shí)，可通過影響轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞周期調(diào)控因子、信號(hào)通路調(diào)節(jié)因子等造成腫瘤抑制基因失活，使其保持沉默，誘發(fā)腫瘤。

1 DNA甲基化與腫瘤的關(guān)系

DNA甲基化是指在5-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基基團(tuán)的前提下，DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNMT)將甲基基團(tuán)轉(zhuǎn)移至胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸(CPG)的5號(hào)碳原子上形成5甲基胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸(5-mc)[1]。正常情況下，人體中約60%～80%的CPG處于甲基化狀態(tài)，僅只有少量的CPG處于非甲基化狀態(tài)，而這部分在機(jī)體高度聚集形成富含CG的二核苷酸，即CPG島。當(dāng)此區(qū)域發(fā)生高度甲基化時(shí)，致使腫瘤抑癌基因保持沉默，誘發(fā)腫瘤發(fā)生。

2 DNA甲基化相關(guān)基因與MDS的發(fā)生

MDS是由表觀遺傳學(xué)改變、免疫系統(tǒng)異常、骨髓微環(huán)境改變等多種因素所引發(fā)的一種血液系統(tǒng)惡性疾病。MDS發(fā)病早期，患者往往無明顯的臨床癥狀，因而錯(cuò)過了治療的最佳時(shí)間窗。部分患者在首診時(shí)就已向AML轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致其治療有效率顯著下降。DNA甲基化為MDS重要的發(fā)病機(jī)制之一，多種基因突變可使DNA高度甲基化，其中以DNMT3A，TET2，IDH1/2突變最為重要[2]。研究表明，超過80%的MDS患者體內(nèi)存在體細(xì)胞突變[3]，這些突變基因通過機(jī)體轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞周期、細(xì)胞因子等方面影響疾病的發(fā)生和發(fā)展。以下將依次敘述以上基因?qū)DS的影響。

2.1 DNMT3A基因與MDS發(fā)生DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNMT)包含5種，分別是DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B及DNMT3L[4]。DNMT2是一種以RNA為底物的甲基轉(zhuǎn)移酶，DNMT3L無DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的結(jié)構(gòu)域，而DNMT1主要發(fā)揮維持DNA甲基化狀態(tài)，不參與機(jī)體重新甲基化的過程，所以從理論上講僅DNMT3A及DNMT3B可使抑癌基因啟動(dòng)子發(fā)生高度甲基化，致使其失去活性，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[4-5]。研究表明DNMT3A、DNMT3B均可出現(xiàn)在惡性腫瘤中，但DNMT3A卻在MDS中占有主要地位。DNMT3A位于染色體2p23位點(diǎn)，通過修飾CPG島基因甲基化，誘導(dǎo)疾病發(fā)生，約10%的MDS患者中可見該基因突變[6]。

2.2 TET2基因與MDS發(fā)生TET(甲基胞嘧啶雙加氧酶)基因家族包含TET1、TET2、TET3，為α-酮戊二酸(α-KG)催化修飾5甲基胞嘧啶(5-mc)轉(zhuǎn)化形成5羥甲基胞嘧啶(5-hmc)的依賴性酶[7]，作為表觀遺傳學(xué)的修飾方式之一，參與腫瘤基因表達(dá)。TET1和TET3蛋白表達(dá)失調(diào)參與多種腫瘤的發(fā)生，但相關(guān)基因突變?cè)谘耗[瘤中的報(bào)道較少，而TET2基因突變?cè)谘合到y(tǒng)惡性腫瘤中最常見，發(fā)生率約為19%～23%[8-9]。當(dāng)TET2基因發(fā)生突變，喪失其正常功能，致使5-hmc生成量減少，DNA發(fā)生高度甲基化，而DNA高度甲基化是MDS發(fā)生機(jī)制之一[10]。

2.3 IDH1/2基因與MDS發(fā)生IDH(異檸檬酸脫氫酶)基因家族包含IDH1、IDH2、IDH3，主要用于編碼異檸檬酸脫氫酶。近十幾年研究僅發(fā)現(xiàn)IDH1/2基因突變與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，而IDH3基因突變與腫瘤之間的聯(lián)系仍不清楚。IDH基因突變?cè)贒NA甲基化中發(fā)生率較低，可能與地域差異相關(guān)，其發(fā)生率約4%～12%不等[11-12]。IDH1、IDH2分別位于染色體2q33.3及15q26.1位點(diǎn)，在細(xì)胞質(zhì)或線粒體中參與三羧酸循環(huán)，通過作用于異檸檬酸脫氫酶將異檸檬酸羧化為α-KG。IDH基因突變主要通過以下方式促使腫瘤發(fā)生：1.IDH突變形成的產(chǎn)物可將α-KG還原為2-羥基戊二酸(D-2HG)，因D-2HG與α-KG化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，故D-2HG可競爭性與TET基因家族結(jié)合，而抑制其酶的活性，使5-hmc含量降低，影響機(jī)體正常甲基化過程，促使腫瘤形成；D-2HG的積累也可以促使活性氧(ROS)含量增加，損傷DNA，并穩(wěn)定細(xì)胞缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1α)；2.IDH1突變使異檸檬酸脫氫酶活性受影響，使機(jī)體生成的α-KG降低，而α-KG與羥脯氨酸羧化酶活性息息相關(guān)，致使羥脯氨酸羧化酶親和力下降，促使HIF-1α穩(wěn)定性增加，HIF信號(hào)通路激活，致使腫瘤發(fā)生[13-14]。

3 DNA甲基化相關(guān)基因與MDS的預(yù)后

MDS曾被稱為白血病前期，約30%可發(fā)展為AML。據(jù)統(tǒng)計(jì)MDS常見于60歲以上的老年人，隨著中國人口的老齡化，可預(yù)計(jì)MDS的發(fā)病率呈現(xiàn)上升趨勢。目前關(guān)于MDS的發(fā)病機(jī)制部分雖已浮出水面，但此病的產(chǎn)生是由多因素、多環(huán)節(jié)共同作用的。故需進(jìn)一步探究不同突變基因?qū)DS患者預(yù)后的影響，以期選擇更優(yōu)化的治療方案，降低患者轉(zhuǎn)白率，延長其生存時(shí)間。以下將一一針對(duì)上述基因與MDS的預(yù)后進(jìn)行敘述。

3.1 DNMT3A基因與MDS預(yù)后DNMT3A參與多種惡性疾病的發(fā)生，在血液系統(tǒng)腫瘤中，尤其是在AML中該突變基因作為其獨(dú)立不良預(yù)后因素，近年來大量研究數(shù)據(jù)也表明DNMT3A基因突變可降低MDS患者的總生存期(OS)，提高其向AML轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)。Lin ME等學(xué)者通過對(duì)469名MDS患者的DNMT3A基因分析[15]發(fā)現(xiàn)DNMT3A突變患者的轉(zhuǎn)白率及OS顯著低于正常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]研究結(jié)果與此一致。同時(shí)該項(xiàng)研究[15]還發(fā)現(xiàn)DNMT3A與SF3B1及IDH2與其關(guān)系密切，且常出現(xiàn)在RARS亞型中，結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。關(guān)于SF3B1基因作為MDS的有利因素，且與RARS亞型相關(guān)，這一觀點(diǎn)已被醫(yī)學(xué)界認(rèn)可，目前也將其納入了WHO分型標(biāo)準(zhǔn)中。因此可推測同Lin ME等學(xué)者的研究結(jié)果一致：DNMT3A與RSRA亞型無關(guān)聯(lián)，同時(shí)可認(rèn)為SF3B1基因突變共存在一定程度上可抵消DNMT3A對(duì)MDS的不利影響才致使某些學(xué)者未得出DNMT3A為MDS的不利影響因素。

3.2 TET2基因與MDS預(yù)后TET2基因突變首次于2008年被Delhommeau等[17]發(fā)現(xiàn)參與髓系腫瘤的發(fā)生，隨后Jongen-Lavrencic M、Lasho TL等[18-19]研究也顯示在AML、MDS及骨髓增殖性腫瘤(MPN)中均發(fā)現(xiàn)TET2基因突變，同時(shí)提出了TET突變與血液系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。近十幾年來關(guān)于DNA甲基化突變基因的研究愈演愈熱，但TET2基因突變對(duì)MDS患者的影響大家各持所見，一些人認(rèn)為TET2突變與MDS不良預(yù)后相關(guān)，另一部分則認(rèn)為其對(duì)MDS的不良預(yù)后無影響。2017年Lin Y等[20]利用14項(xiàng)研究，共計(jì)1720名MDS患者的大數(shù)據(jù)研究TET2與MDS之間的關(guān)聯(lián)，該項(xiàng)研究得出：TET2突變的MDS患者與無TET2基因突變的患者相比，其危險(xiǎn)比(HR)=1.00(95%CI:0.74～1.37,P=0.989，I2=68.9%)，結(jié)果表明TET2基因突變對(duì)MDS患者的OS無影響。

3.3 IDH基因與MDS預(yù)后IDH基因包括IDH1和IDH2。IDH基因突變?cè)贛DS患者中發(fā)生率較低，但也是影響DNA甲基化的重要基因之一。由于技術(shù)及樣本量等方面的局限性，IDH基因與MDS之間的相關(guān)性仍存在爭議，部分學(xué)者認(rèn)為IDH基因突變可能預(yù)示MDS患者預(yù)后較好，但也有多項(xiàng)研究結(jié)果顯示IDH基因突變可作為MDS不良預(yù)后因素之一：IDH基因突變的患者其OS、無白血病生存(LEF)及無進(jìn)展生存(PFS)較正常IDH基因的MDS患者明顯降低[12,21-22]。Jin J等[23]通過回顧性的研究及納入多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行meta分析發(fā)現(xiàn)IDH突變的患者OS及LFS的HR分別為1.62(95%CI=1.27～2.09)、2.21(95%CI=1.48～3.30)，表明IDH基因可作為MDS的不良預(yù)后，同時(shí)結(jié)果還顯示IDH突變與骨髓原始細(xì)胞數(shù)量呈負(fù)相關(guān)(P=0.022)，Wang N等[12]研究也表明IDH突變常發(fā)生于RAEB患者。Jin J等[23]學(xué)者通過單因素分析進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)IDH1與MDS預(yù)后呈負(fù)相關(guān)(IDH1的OS及LEF分別為：HR=2.21,95%CI=1.45～3.38，HR=2.65，95%CI=1.53～4.59)，而IDH2與MDS的關(guān)聯(lián)不清(OS的HR=1.38，95%CI=0.95～2.02)。結(jié)合目前關(guān)于IDH2研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：IDH2與MDS的關(guān)聯(lián)是存在爭議的，且大數(shù)據(jù)分析也未得出這一結(jié)果。

4 DNA去甲基化治療

迄今MDS發(fā)病機(jī)制尚不明確，但關(guān)于DNA異常甲基化參與MDS的發(fā)生、發(fā)展這一觀點(diǎn)已被學(xué)者所認(rèn)可。2006年起FDA分別將甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑(HMA):地西他濱及阿扎胞苷,納入MDS的治療用藥。以上兩種藥物主要通過靶向與DNMTs不可逆結(jié)合，促使與MDS發(fā)生相關(guān)的啟動(dòng)子基因區(qū)域恢復(fù)正常的低甲基化狀態(tài)。去甲基化治療MDS與傳統(tǒng)治療方案相比可在一定程度上提高有效率，延長生存時(shí)間，約一半的患者可達(dá)到完全緩解。雖然HMA主要作用于DNMTs，但對(duì)于IDH及TET2基因突變的患者對(duì)其反應(yīng)較好[24]?，F(xiàn)今，靶向治療已成為熱潮，關(guān)于TET2基因的靶向藥物可能還處于研制階段，且IDHI和IDH2靶向抑制劑(AG120/FT305和AG221)目前主要用于AML的治療，關(guān)于其在MDS患者的有效性需進(jìn)一步研究。

隨著基因芯片和全基因測序技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)約80%的MDS患者至少存在一個(gè)突變基因[3]，并且隨著患者年齡的增長基因突變數(shù)量平均以0.5%～1%/年的速度增加。突變基因可通過直接或間接作用影響機(jī)體DNA甲基化，誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。近年來，靶向治療已成為血液腫瘤領(lǐng)域的新潮，進(jìn)一步深入研究基因突變與MDS的相關(guān)性顯得十分重要，但由于多方面的局限性，致使部分基因與MDS之間的關(guān)聯(lián)仍存在爭議，有待學(xué)者進(jìn)一步研究。