載脂蛋白B mRNA編輯酶催化亞基3B在血液腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的研究進展

王麗 綜述，楊英 審校

天津大學生命科學學院，天津 300072

血液腫瘤包括各類白血病、多發(fā)性骨髓瘤及惡性淋巴瘤，其中急性白血病最常見。血液腫瘤的發(fā)病率和死亡率在惡性腫瘤中均居前10 位，且呈逐年升高趨勢；多發(fā)性骨髓瘤的發(fā)病率約占血液惡性腫瘤發(fā)病率的10%［1］。兒童白血病是兒童發(fā)病率最高的一種惡性腫瘤，近年臨床病例數(shù)量逐年上升，已成為威脅兒童生命健康的重要疾病之一。大多人類腫瘤均表現(xiàn)出基因組的不穩(wěn)定性，主要以基因變異為主，其與腫瘤的發(fā)生、轉移和復發(fā)密切相關［2］。已確認與血液腫瘤有關的突變因素可分為外源性和內源性兩大類。外源突變原因包括電離輻射或化學物品刺激，內源突變指錯誤的DNA 復制及DNA 損傷。載脂蛋白B mRNA 編輯酶催化亞基3（apolipoprotein B mRNA-editing catalytic polypeptide 3，APOBEC3）是一類具有胞苷脫氨酶活性的蛋白，能夠導致DNA 或RNA突變。APOBEC3B（以下簡稱A3B）是APOBEC3成員之一［3］，在乳腺癌、宮頸癌、膀胱癌、肺癌、卵巢癌的腫瘤組織中過表達，且與腫瘤細胞基因組突變頻率密切相關［4］。A3B在腫瘤中的作用及其作為臨床治療靶標的相關研究已成為關注熱點。本文主要就A3B在血液腫瘤中作用的研究進展作一綜述，以期為血液腫瘤靶向治療及實現(xiàn)精準個性化治療提供潛在靶點。

1 APOBEC3蛋白的結構及主要功能

人類APOBEC3 蛋白家族有7 個成員，具有抗反轉錄病毒和反轉錄轉座子的作用，是固有免疫系統(tǒng)的重要成員。APOBEC3 家族基因位于人類22 號染色體，7個成員的基因串聯(lián)在一起，分別為A3A、A3B、A3C、A3DE、A3F、A3G和A3H（包括7 個亞型A3Ⅰ～A3Ⅶ）［5］，屬于胞嘧啶脫氨酶家族，可將胞嘧啶（C）通過脫氨作用轉變成尿嘧啶（U）。SHEEHY 等［6］報道，A3G 是抑制人類免疫缺陷病毒1 型（human immunodeficiency virus-1，HIV-1）基因突變體（HIV-1△Vif）復制的重要胞內因子。A3B 是APOBEC3 家族中唯一在細胞周期過程中（細胞中期除外）主要位于細胞核的蛋白，且始終具有酶活性［7］，這可能也是其成為誘導體細胞突變的主要原因之一。A3B基因定位于染色體22q13.1，A3B 蛋白全長含有382 個氨基酸殘基，相對分子質量約為46 000［8］。A3B蛋白結構中包含2 個酶活中心，執(zhí)行活性的中心在羧基末端，包含鋅離子配位基序（H-X-E-X23-28-P-C-X-C）［9-10］。研究表明，APOBEC3胞苷脫氨酶在RNA 編輯和逆轉錄病毒或反轉錄轉座子限制過程中將胞嘧啶轉化為尿嘧啶，可能會在人類腫瘤中誘導突變簇［11］。

A3G 是一種HIV-1變異復制的關鍵細胞因子［6］，但在HIV-1易感的CD4+細胞和巨噬細胞中幾乎檢測不到其表達。A3G 使HIV-1 失活后與HIV-1 編碼的病毒感染性因子Vif（viral infectivity factor）結合致使病毒降解，但A3G 對Vif 缺失型HIV-1 僅有微弱的抑制作用［12］。A3B 主要是抑制反轉座子的轉座，且不會被Vif 蛋白泛素化降解［13］。A3B 限制RNA 病毒的反轉錄過程是在反轉錄的cDNA 鏈上誘導產(chǎn)生C→U突變，從而使病毒基因組產(chǎn)生鳥嘌呤（G）→A 超突變［14］，這些高頻率的基因組突變直接導致病毒關鍵酶活性喪失。HARADHVALA等［15］研究發(fā)現(xiàn)，APOBEC3家族在體細胞DNA 復制過程中的突變發(fā)生在滯后鏈模板，A3B 的脫氨酶活性在正常人體細胞中是被抑制的，該抑制是為防止復制過程中突變的積累可能造成的細胞衰老或致癌性突變。

2 A3B在血液腫瘤中的作用

APOBEC3 家族的胞嘧啶脫氨酶活性已被逐漸公認為是腫瘤細胞基因組內源性突變的主要動力來源之一。隨著二代基因測序技術的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)與正常細胞相比，多數(shù)腫瘤細胞基因組處于動態(tài)變化中，導致染色體異常及在單核苷酸水平的大量突變，這可能是導致基因組不穩(wěn)定的機制之一［16］。在失控過程中，腫瘤細胞基因組擁有多樣化且可供選擇的突變來源，突變的產(chǎn)生可能不足以促使腫瘤發(fā)生，但對于腫瘤的進化適應、異質性、免疫逃逸和治療耐藥性等均會產(chǎn)生影響［17］。

SHINOHARA 等［18］研究發(fā)現(xiàn)，在A3B 表達量較高的淋巴細胞中，其體細胞癌基因發(fā)生突變，且外源過量表達可使c-MYC基因發(fā)生堿基替換，即在DNA復制過程中，單鏈DNA 產(chǎn)生C→U 突變，在聚合過程中將U 作為胸腺嘧啶（T），形成C→T 的突變。隨后研究發(fā)現(xiàn)，A3B 過度表達是多種腫瘤誘導胞內基因組損傷和突變的主要原因［19-20］。因此，A3B除了限制病毒感染機體的傳統(tǒng)天然免疫作用外，其在細胞中還有具有突變活性特征，即對5'TCA 或5'TCG 基序的脫氨偏好性［19］，表明A3B 在腫瘤基因組損傷突變中具有重要作用。

2.1 白血病 白血病是一種血液和骨髓惡性疾病，臨床上分為3大類：淋巴細胞白血病、髓細胞白血病、混合細胞白血?。?1］。急性淋巴細胞白血?。╝cute lymphoblastic leukemia，ALL）是兒科最為常見的白血病類型，占全部病例的80%，且發(fā)病急，并伴隨發(fā)熱、貧血、關節(jié)疼痛等癥狀［22］。ALEXANDROV等［23］在ALL、急性髓細胞白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）、慢性粒細胞白血?。╟hronic lymphocytic leukemia，CLL）患者的血液樣本中發(fā)現(xiàn)一定程度的基因組突變，這些突變大部分是來源于APOBEC3 家族產(chǎn)生的C→G 或C→T 的特征突變。隨后，BURNS 等［20］研究表明，A3B在AML中的表達量上升，與外顯子區(qū)的突變頻率呈正相關。

近年研究表明，A3B 產(chǎn)生的特征突變在ALL 中占主導地位，具有亞型特異性，但在現(xiàn)有病例中發(fā)現(xiàn)，A3B 缺失的多態(tài)性與兒童患ALL 的風險無直接相關性，患有ALL 不會誘導A3B 表達狀態(tài)發(fā)生改變［24］。因此，在不同原因起源的白血病中，A3B 誘導的基因組突變發(fā)揮的作用是不同的，病毒在白血病中的短暫表達也可能會使ALL樣本中產(chǎn)生A3B的特征突變。有研究發(fā)現(xiàn)，骨髓增生異常綜合征在發(fā)展和進化成為ALL 的過程中，甲基化和去甲基化的表達機制失衡，A3B 是其中的去甲基化組成部分［25］，但A3B 在血液腫瘤發(fā)展進程中的潛在作用需進行進一步研究。

2.2 骨髓瘤 骨髓瘤是B 淋巴細胞在骨髓終末分化為漿細胞時，漿細胞過度生成單克隆免疫球蛋白導致的，與溶骨性病變和免疫缺陷有關［26］。骨髓瘤主要臨床癥狀表現(xiàn)為特征不明顯的貧血、骨痛、感染等，初診時誤診率高，在我國逐漸呈年輕化趨勢［27］。WALKER 等［28］對436 例骨髓瘤病例的基因外顯子進行測序，結果表明，A3B 的表達與已知的預后不良因素——轉錄因子MAF 和MAFB 的表達呈正相關，且A3B 高表達使c-MYC基因片段產(chǎn)生大量的“kataegis”式特征突變。A3B 的突變特征與患者的預后不良、基因易位及產(chǎn)生易位的分子機制有關。隨后，YAMAZAKI等［29］研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)骨髓瘤患者中，A3B 高表達與患者的預后差有關，不利于治療，A3B 定位在骨髓瘤細胞系的細胞核中，且呈高表達，可使細胞基因組的雙鏈DNA 斷裂，其構成的突變DNA 修復系統(tǒng)不能完全恢復，進而導致骨髓瘤的細胞進化和基因組不穩(wěn)定。

骨髓瘤臨床治療手段包括誘導DNA 鏈間交鏈、微管抑制劑、拓撲異構酶抑制劑、DNA 合成抑制劑等，會使A3B的內源表達量升高，提示有DNA毒性的治療手段發(fā)揮的作用不可一概而論［30］。HIRABAYASHI等［31］對1 276 例原發(fā)性骨髓瘤病例的單細胞RNA 測序結果顯示，與其他家族成員比較，A3B在G2／M 期優(yōu)先且高表達，表明A3B 的狀態(tài)與骨髓瘤患者的臨床治療和預后結果密切相關，提示A3B 可能是疾病治療或預后表征的潛在靶點。

2.3 淋巴瘤 淋巴瘤是起源于B 或T 細胞的血液腫瘤，也稱為血癌，大體上可分為2 類：霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤［32］。SHINOHARA 等［18］研究發(fā)現(xiàn)，在淋巴瘤細胞系，A3B 的表達量明顯升高，尤其是在KIS1 細胞系中，A3B 的高表達與淋巴瘤中常見的突變基因c-MYC中C→T 的突變頻率呈明顯正相關。也證實在淋巴瘤細胞中，A3B 的表達更易誘導轉錄活性較高的基因產(chǎn)生突變，這也是體細胞突變的主要來源。

在原發(fā)性積液淋巴瘤（primary effusion lymphoma，PEL）細胞系中，A3B的表達量與家族其他成員比較，升高20倍。A3B在PEL中的持續(xù)高表達可能是細胞持續(xù)分化癌變的表現(xiàn)，A3B 帶來的突變負擔可能是驅動PEL發(fā)展的動力之一［33］。人T細胞白血病1型病毒（human T-cell leukemia virus type1，HTLV-1）可引起成人T 細胞白血病和淋巴瘤（adult T-cell leukemia，ATL）［34］。有研究發(fā)現(xiàn)，在HTLV-1感染的人源化小鼠中，作為ATL鑒定指標的A3B的表達水平明顯增加［35］。A3B 參與HTLV-1 感染人源化小鼠ATL 的疾病發(fā)展進程。在淋巴細胞中，A3B的表達是B或T細胞中內源突變的源頭，參與淋巴瘤的永生化過程。

3 面臨的問題

A3B 作為胞嘧啶脫氨酶，是體細胞內源突變的重要來源之一。在諸多腫瘤類型中，A3B 的表達與其產(chǎn)生特征突變頻率具有一致性，表明A3B 在腫瘤發(fā)展進程中可促進基因組產(chǎn)生變異并使腫瘤惡化、轉移及導致預后不良，但關于A3B 在腫瘤中的作用仍需進一步深入研究。

首先，A3B 具有天然免疫作用。A3B 在漿細胞、CD10+B細胞和紅系細胞中表達，在正常紅細胞中的表達提示其具有病毒防御能力，能夠解釋APOBEC突變特征在淋巴樣惡性腫瘤中的偏倚，但不能誘導髓系惡性腫瘤發(fā)生。A3B對骨髓細胞或血細胞的天然免疫作用是細胞周期依賴性的，其在G2／M 期優(yōu)先表達［31］，但A3B失活突變后會促進整個細胞周期進程。其次，A3B 的表達與患者本身的免疫狀態(tài)相關。非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者免疫治療后A3B 的特征突變明顯，因此，A3B 特征突變對免疫治療效果的預測作用優(yōu)于總突變負荷?？勺鳛闄z查點阻斷免疫治療的新預測指標之一［36］。研究顯示，在乳腺癌患者中，A3B 缺失的多態(tài)性與免疫激活相關［37］。A3B 的種系多態(tài)性在東亞人群中占36.9%，其產(chǎn)生的融合轉錄產(chǎn)物A3A-B 在體外脫氨活性更強［38］。A3B 的胞嘧啶脫氨活性與患者自身的免疫水平密切相關，但調節(jié)機制尚需進一步研究。A3B 在部分腫瘤治療中也展現(xiàn)出有利的作用，研究表明，在HPV16 亞型導致的宮頸癌中，由APOBEC3 家族蛋白產(chǎn)生的突變可能促進了HPV16的進化，HPV16 誘導的體細胞突變更有可能是良性的，觀察到病毒在機體內的持久性降低，疾病進展減慢［39］。有證據(jù)表明，在卵巢癌中，A3B 的表達能改善患者的無進展生存期，且A3B 能夠增加患者對順鉑治療的敏感性［40］。在頸部鱗狀細胞癌和NSCLC 中，A3B 可介導腫瘤對順鉑的敏感性，即A3B的表達可能會使患者有更好的預后結果［41］。A3B的表達對腫瘤患者的疾病進展及預后情況的表征還需進一步研究。

綜上所述，A3B 在人類腫瘤的內源性突變具有重要作用，但A3B產(chǎn)生突變的利與弊，尤其是A3B產(chǎn)生的特征突變，是機體正常免疫反應，還是誘導機體產(chǎn)生突變的來源尚需進一步研究。另外，A3B 在機體中的作用及調控機制也是亟需解決的問題。

4 小結

A3B 的脫氨酶作用使其成為產(chǎn)生體內突變的主要來源之一，在腫瘤的發(fā)展、轉移、治療預后中均具有重要作用。在過去10 年中，A3B 誘發(fā)腫瘤細胞突變的能力已在不同體系中得到確認，但關于A3B 是否參與細胞的癌化及參與腫瘤進展的相關機制尚未明確，因此，繼續(xù)研究相關的作用機制至關重要。A3B 在腫瘤的臨床治療和預后診斷上體現(xiàn)出重要的作用，未來A3B 可能會成為腫瘤靶向治療靶點，實現(xiàn)精準個性化治療。