ASXL1基因突變在急性髓系白血病中的研究進(jìn)展

徐娜娜， 吳 濤， 寇明坤， 白 海

（中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院 全軍血液病中心，甘肅 蘭州 730050）

附加性梳樣結(jié)構(gòu)（additional sex combs like，ASXL）1是ASXL家族（包括ASXL1、ASXL2、ASXL3）成員，參與表觀遺傳調(diào)控，在維持基因表達(dá)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。ASXL1基因突變廣泛存在于多種髓系腫瘤中，其突變與預(yù)后不良相關(guān)[1]，在正常造血系統(tǒng)中的確切作用以及突變的ASXL1對造血系統(tǒng)惡性腫瘤發(fā)展的作用尚未完全闡明。本文主要就ASXL1基因的特點(diǎn)、功能及其與急性髓系白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）發(fā)生發(fā)展的關(guān)系進(jìn)行論述。

ASXL1基因結(jié)構(gòu)及蛋白功能

哺乳動(dòng)物ASXL家族（ASXL1、ASXL2和ASXL3）基因是果蠅ASX基因的旁系同源物，人類ASXLl蛋白與果蠅相似，ASXL1基因定位于染色體20q11，編碼由1 541個(gè)氨基酸組成的核蛋白，包括氨基端ASXN結(jié)構(gòu)域、保守的氨基端ASX同源結(jié)構(gòu)域（ASX homology domain，ASXH）和羧基端植物同源結(jié)構(gòu)域（plant homeodomain，PHD），ASXN在結(jié)構(gòu)上類似于叉形盒結(jié)構(gòu)域，可能對ASXL家族蛋白的DNA結(jié)合能力至關(guān)重要。ASXH在果蠅和哺乳動(dòng)物之間高度保守，也被稱為去泛素化適配器（deubiquitinase adaptor，DEUBAD），介導(dǎo)ASXLl蛋白與核受體轉(zhuǎn)錄因子的相互作用。PHD是組蛋白或DNA結(jié)合模塊，識別不同的組蛋白修飾亞型，如未甲基化H3K4（H3K4me0）和H3K4三甲基化（H3K4me3）。

在果蠅中，胚胎期體細(xì)胞形成所需基因的表達(dá)受trithorax組（trithorax group，TrxG）蛋白和polycomb組（polycomb group，PcG）蛋白復(fù)合物的調(diào)節(jié)，TrxG復(fù)合物使組蛋白H3在賴氨酸4（H3K4me3）處三甲基化，負(fù)責(zé)維持基因的活化狀態(tài)。PcG蛋白分為polycomb抑制復(fù)合物（polycomb repressive complex，PRC）1和PRC2。前者在H2AK119位點(diǎn)的單泛素化修飾（H2AK119Ub）去泛素化組蛋白H2A，后者在組蛋白H3賴氨酸27三甲基化（H3K27me3）三甲氨基化組蛋白H3，這2種修飾都抑制靶基因的表達(dá)[2-3]。果蠅ASX的缺失表現(xiàn)出TrxG和PcG缺陷表型，ASX對于TrxG和PCG蛋白的組蛋白修飾是必不可少的。除了果蠅ASX，最近研究還揭示了哺乳動(dòng)物中ASXL1和組蛋白修飾之間的關(guān)系[4]。Scheuermann等[5]研究表明ASXL1和BAP1形成復(fù)合物，稱為polycomb抑制去泛素化酶（polycomb-repressive deubiquitina，PR-DUB）。PR-DUB復(fù)合物從H2AK119Ub中去除單泛素化，以解除PRC1靶向的基因。

ASXL1基因突變機(jī)制

ASXL1和ASXL2在多種組織中廣泛表達(dá)，而ASXL3的表達(dá)僅限于淋巴結(jié)、眼睛、肺、皮膚、大腦和垂體。盡管ASXL2和ASXL3與ASXL1共有保守的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域，但ASXL1突變的頻率遠(yuǎn)高于ASXL2和ASXL3突變。

為了解ASXL1在正常造血中的作用，Hsu等[6]在模似人ASXL1 G646WfsX12突變的小鼠中建立了內(nèi)源性基因ASXL1 G643fs突變敲入。突變ASXL1敲入小鼠在血液學(xué)參數(shù)和組織學(xué)方面未表現(xiàn)出明顯異常。此外，在18個(gè)月的觀察期間未發(fā)生血液惡性腫瘤，這表明ASXL1突變本身不足以誘發(fā)血液疾病。然而，通過突變Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1（Runtrelated transcription factor 1，RUNX1）的共同表達(dá)或病毒插入突變增加了白血病發(fā)生的易感性。在這些小鼠中，突變的ASXL1損害了造血干細(xì)胞的長期再增殖潛力，并輕微破壞了H3K27me3的分布。Zhang等[7]發(fā)現(xiàn)ASXL1的系統(tǒng)性缺失比條件性缺失產(chǎn)生更嚴(yán)重的血液表型，提示ASXL1在支持造血的微環(huán)境中具有重要作用。綜上所述，這些研究表明野生型ASXL1在維持正常造血方面具有重要作用。野生型ASXL1蛋白通過與PRC2協(xié)同誘導(dǎo)具有代表性的組蛋白抑制H3K27me3，并且通過敲除ASXL1，可降低人類白血病細(xì)胞中H3K4me3的水平，雖然確切的機(jī)制仍有待完全闡明，但這些研究強(qiáng)烈表明ASXL1參與H3K4的三甲基化[4]。野生型ASXL1可以作為控制H3K27me3的支架發(fā)揮關(guān)鍵作用，導(dǎo)致基因表達(dá)的表觀遺傳控制。ASXL1缺失導(dǎo)致祖細(xì)胞分化受損，常促進(jìn)髓系惡性腫瘤的發(fā)展。分子生物學(xué)研究顯示，大部分ASXL1體細(xì)胞突變位點(diǎn)發(fā)生在第12個(gè)外顯子中，從而導(dǎo)致C末端蛋白PHD缺失，ASXL1突變屬于功能缺失性突變。

ASXL1突變類型有移碼突變、無義突變和點(diǎn)突變，其中大多數(shù)突變都是由于缺失或增加1個(gè)核苷酸而引起的移碼突變[8]。Kakosaiou等[9]研究發(fā)現(xiàn)c.1934dupG（p.G646WfsX12）是最常見的ASXL1突變，占84.6%，發(fā)現(xiàn)之前未報(bào)道過的p.IIe593Val和p.Cys688Tyr為錯(cuò)義突變。

ASXL1在AML中的臨床特點(diǎn)及預(yù)后

ASXL1基因突變首次在骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndrome，MDS）患者中被發(fā)現(xiàn)，隨后在常見髓系血液病患者的造血細(xì)胞中均有發(fā)現(xiàn),包括慢性粒細(xì)胞白血?。?3%）、骨髓增殖性腫瘤（10%）和AML（20%）等[10]。Katerina[9]調(diào)查研究360例AML患者的ASXL1基因突變，觀察到的ASXL1突變頻率（32.9%發(fā)生在繼發(fā)AML，9%發(fā)生在初診AML）與之前的報(bào)道[11]相似（19.3%～58%發(fā)生在繼發(fā)AML，4.5%～10.8%發(fā)生在初診AML）。

多項(xiàng)研究表明ASXL1基因突變傾向于與年齡和男性相關(guān)，并且主要影響繼發(fā)AML患者。林云[12]研究發(fā)現(xiàn)ASXL1基因突變在初診AML中突變率為14.1%，常見于AML-M5亞型，在正常核型AML（cytogenetically normal AML，CN-AML）及年齡＞60歲AML患者中，伴有ASXL1突變者的總生存（overall survival，OS）期明顯縮短，提示是老年AML患者預(yù)后不良的指標(biāo)之一。Kakosaiou等[9]發(fā)現(xiàn)ASXL1突變的頻率隨年齡增加而增加，60歲以上為19.7%，而在40歲為4.9%。同樣，ASXL1突變的AML患者在標(biāo)準(zhǔn)大劑量化療后完全緩解率顯著降低，生存期縮短，提示ASXL1突變是AML的不良預(yù)后因素[13-14]。

在AML中，評估ASXL1基因突變與細(xì)胞遺傳學(xué)發(fā)現(xiàn)之間關(guān)系的研究很少。Kakosaiou等[9]發(fā)現(xiàn)8號染色體三倍體與ASXL1突變的染色體異常最密切相關(guān)，其次是11號染色體異常[del（11q），t（11），add（11p）]。Devillier等[15]研究了149例患者的突變情況，并觀察到復(fù)雜核型患者中ASXL1突變的頻率低，與上述研究一致，Kakosaiou等[9]發(fā)現(xiàn)在復(fù)雜核型或t（15;17）患者中，ASXL1突變的頻率較低。

ASXL1基因與其他基因的關(guān)系

目前二代基因測序技術(shù)已經(jīng)成為髓系腫瘤患者診治和預(yù)后評價(jià)的重要檢測項(xiàng)目，ASXL1單基因單層面分析不足以指導(dǎo)臨床預(yù)后，往往伴發(fā)多種基因突變，共突變基因分析可以更精準(zhǔn)地評估預(yù)后。臨床研究發(fā)現(xiàn)髓系腫瘤患者可出現(xiàn)多種基因突變，包括Ras通路基因[神經(jīng)母細(xì)胞瘤Ras病毒致癌基因（neuroblastoma Ras virus oncogene，NRas）、鼠類肉瘤病毒癌基因（kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRas）、神經(jīng)纖維蛋白1（neurofibromin 1，NF1）、蛋白酪氨酸磷酸酶非受體型11（protein tyrosine phosphatase nonreceptor 11、PTPN11）、Casitas B系淋巴瘤原癌基因 （Casitas B-lineage lymphoma protooncogene，CBL）]突變，RNA剪切子基因[U2小核RNA輔助因子（U2 small nuclear RNA auxiliary factor，U2AF）1、富含絲氨酸/精氨酸剪接因子（serine/arginine-rich splicing factor 2，SRSF2）、剪切因子3B亞基1（subunit 1 of splicing factor 3B，SF3B1）、U2AF2、鋅指CCCH型、RNA結(jié)合基序和富含絲氨酸/精氨酸2（zinc finger CCCH-type,RNA binding motif and serine/arginine rich 2，ZRSR2）]突 變，轉(zhuǎn) 錄因子相關(guān)基因[CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白（CCAAT/enhancer binding protein，CEBPA）、Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1（Runt-related transcription factor 1，RUNX1）、GATA結(jié) 合 蛋 白3（GATA binding protein 3，GATA3）、T細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病1（T-cell acute lymphocytic leukemia 1，TAL1）]突變，TP53和ASXL1突變等。滕廣帥等[16]對138例ASXL1突變髓系腫瘤患者的共突變基因譜進(jìn)行分析顯示，最常見突變基因?yàn)镽AS、SET結(jié)合蛋白1（SET binding protein 1，SETBP1）[17]、非典型鈣黏素1（FAT atypical cadherin 1，F(xiàn)AT1）、cAMP反應(yīng)元 件 結(jié) 合 蛋 白 （cAMP-response element binding protein，CREBBP）和10-11易位癌基因家族成員2（ten eleven translocation 2，TET2），其中ASXL1陽性RAS陽性患者血紅蛋白及血小板數(shù)量明顯低于ASXL1陽性RAS陰性患者，同時(shí)生存時(shí)間也明顯縮短，提示ASXL1與RAS基因共突變患者較ASXL1陽性RAS陰性患者預(yù)后更差，而其他與表觀遺傳、細(xì)胞信號傳導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄因子、剪切子相關(guān)和細(xì)胞凋亡等相關(guān)基因共突變與預(yù)后無明顯關(guān)系，林云[12]研究也顯示TET2、DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶（DNA methyl-transferrase，DNMT3A）、PHD鋅指6（PHD finger 6，PHF6）突變伴ASXL1突變并不影響這3種基因?qū)ML預(yù)后的影響。王雙玲等[18]在16例發(fā)生TET2突變的AML中發(fā)現(xiàn)ASXL1突變率為68.8%（11/16），至于該類患者有無較為特殊的臨床特征及其預(yù)后意義，能否成為AML預(yù)后分層的相關(guān)指標(biāo),還需要進(jìn)一步隨訪。RUNX1是ASXL1突變AML中最常突變的基因，ASXL1和RUNX1基因突變與AML患者預(yù)后不良有關(guān)[19]。Nagase等[20]曾報(bào)道RUNX1移碼突變（RUNX1 S291fsX）協(xié)同ASXL1突變，在小鼠模型中發(fā)展為MDS/AML。有報(bào)道ASXL1和核磷蛋白1（nucieophosmin 1，NPM1）突變互斥[21]，而在其他報(bào)道中則沒有。雖然NPM1和ASXL1共突變很少見，但Kakosaiou等[9]在2例女性患者中發(fā)現(xiàn)NPM1和ASXL1共突變，兩者都有相同的ASXL1 c.1934dupG突變。

ASXL1單核苷酸多態(tài)性

單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）也可能影響臨床特征和預(yù)后，有研究表明，在MDS患者的基因突變檢測中發(fā)現(xiàn)ASXL1基因存在1個(gè)SNP，即ASXL1 rs3746609，屬于基因編碼區(qū)的非同義SNP，導(dǎo)致其ASXL1 G652S相應(yīng)位點(diǎn)發(fā)生氨基酸替換。而其研究中未發(fā)現(xiàn)ASXL1 rs3746609A/G型患者轉(zhuǎn)化為AML，考慮可能影響了MDS向AML轉(zhuǎn)化的過程[22]，有待進(jìn)一步證實(shí)。

綜上所述，ASXL1基因突變廣泛存在于多種髓系腫瘤中，且突變率較高，有明顯的臨床特征，常提示預(yù)后不良。通過對其突變機(jī)制的深入研究，可阻斷ASXL1與相關(guān)表觀遺傳調(diào)控因子的相互作用，有可能建立新的有ASXL1突變的髓系惡性腫瘤治療策略。許多體內(nèi)外模型的建立為我們更好地了解ASXL1功能提供了良好的基礎(chǔ)。目前對ASXL1基因突變在AML中的具體機(jī)制尚未完全明確，以期隨著二代測序的發(fā)展可以進(jìn)一步深入研究。