成人急性B淋巴细胞白血病患者基因突变谱及预后意义

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成人急性B淋巴细胞白血病患者基因突变谱及预后意义

2024-07-09 18:22| 来源: 网络整理| 查看: 265

Zhonghua Xue Ye Xue Za Zhi. 2018 Feb; 39(2): 98–104. Chinese. doi: 10.3760/cma.j.issn.0253-2727.2018.02.004PMCID: PMC7342576PMID: 29562441

Language: Chinese | English

成人急性B淋巴细胞白血病患者基因突变谱及预后意义Spectrum of somatic mutations and their prognostic significance in adult patients with B cell acute lymphoblastic leukemia冯 娟, 弓 晓媛, 贾 玉娇, 刘 凯奇, 李 艳, 董 小宝, 房 秋云, 汝 昆, 李 庆华, 王 慧君, 赵 邢力, 贾 艳楠, 宋 洋, 田 征, 王 敏, 唐 克晶, 王 建祥, and 秘 营昌Guest Editor (s): 王 叶青Author information Article notes Copyright and License information PMC Disclaimer300020 天津,中国医学科学院、北京协和医学院血液病医院(血液学研究所);实验血液学国家重点实验室, State Key Laboratory of Experimental Hematology, Institute of Hematology and Blood Diseases Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Tianjin 300020, ChinaCorresponding author.通信作者:秘营昌(Mi Yingchang),Email:nc.ca.smachi@gnahcgniyimReceived 2017 Sep 14Copyright 2018年版权归中华医学会所有Copyright © 2018 by Chinese Medical AssociationThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 License (CC-BY-NC). The Copyright own by Publisher. Without authorization, shall not reprint, except this publication article, shall not use this publication format design. Unless otherwise stated, all articles published in this journal do not represent the views of the Chinese Medical Association or the editorial board of this journal.Abstract目的

探讨成人急性B淋巴细胞白血病(B-ALL)患者的基因突变谱,并分析其对患者预后的影响。

方法

收集113例2009年6月至2015年9月收治的成人B-ALL患者DNA标本,采用靶向特异的二代测序技术,针对血液恶性疾病相关的112种基因进行突变分析,通过多个数据库筛选出可能致病的基因突变,描述其发生频谱,并通过Kaplan-Meier、Cox回归模型分析突变基因对患者总生存(OS)和无复发生存(RFS)的影响。

结果

113例患者中103例(92.0%)发生至少一种基因突变,29例(25.6%)患者发生≥3种基因突变。所有患者中突变率较高的基因有SF1、FAT1、MPL、PTPN11、NRAS等,Ph阳性B-ALL和Ph阴性B-ALL患者中基因突变特点不尽一致。进一步分析基因突变对患者预后的影响,发现在Ph阴性B-ALL中伴JAK-STAT信号通路相关基因突变的患者(如JAK1、JAK2突变)较该信号通路未受影响的患者预后差(OS:P值分别为0.011和0.001;RFS:P值分别为0.014和0.05);在Ph阳性B-ALL患者中,表观遗传学修饰相关的信号通路异常的患者预后较差(OS:P=0.038;RFS:P=0.047)。

结论

基因突变在成人B-ALL中存在普遍性,发生频谱因亚型而异,涉及多种信号通路,JAK家族相关基因突变常提示患者预后较差,突变基因之间的共存现象也预示着成人B-ALL患者的遗传复杂性和不稳定性。

Keywords: 白血病,B细胞, 二代测序技术, DNA突变分析, 预后AbstractObjective

To investigate the spectrum of gene mutations in adult patients with B-acute lymphoblastic leukemia (B-ALL), and to analyze the influences of different gene mutations on prognosis.

Methods

DNA samples from 113 adult B-ALL patients who administered from June 2009 to September 2015 were collected. Target-specific next generation sequencing (NGS) approach was used to analyze the mutations of 112 genes (focused on the specific mutational hotspots) and all putative mutations were compared against multiple databases to calculate the frequency spectrum. The impact of gene mutation on the patients' overall survival (OS) and recurrence free survival (RFS) was analyzed by the putative mutations through Kaplan-Meier, and Cox regression methods.

Results

Of the 113 patients, 103 (92.0%) harbored at least one mutation and 29 (25.6%) harbored more than 3 genes mutation. The five most frequently mutated genes in B-ALL are SF1, FAT1, MPL, PTPN11 and NRAS. Gene mutations are different between Ph+ B-ALL and Ph− B-ALL patients. Ph− B-ALL patients with JAK-STAT signal pathway related gene mutation, such as JAK1/JAK2 mutation showed a poor prognosis compared to the patients without mutation (OS: P=0.011, 0.001; RFS: P=0.014, 0.05). Besides, in Ph+ B-ALL patients whose epigenetic modifications related signaling pathway genes were affected, they had a worse prognosis (OS: P=0.038; RFS: P=0.047).

Conclusion

Gene mutations are common in adult ALL patients, a variety of signaling pathways are involved. The frequency and spectrum are varied in different types of B-ALL. JAK family gene mutation usually indicates poor prognosis. The co-occurrence of somatic mutations in adult B-ALL patients indicate the genetic complex and instability of adult B-ALL patients.

Keywords: Leukemia, B-cell; Target-specific next-generation sequencing; DNA mutational analysis; Prognosis

急性淋巴细胞白血病(ALL)是一种由原始淋巴细胞在造血和淋巴组织(特别是骨髓、脾脏和淋巴结)无限增殖所致的恶性血液病,是儿童最常见的白血病类型,占成人急性白血病的15%~25%[1]。成人ALL生物学特征多样,临床异质性大,治疗效果较差。随着遗传学及分子生物学的发展,WHO2008白血病淋巴瘤分类标准将ALL归入前体淋巴细胞肿瘤并且进行了新的以遗传学(包括细胞遗传学和分子遗传学)为基础的分类,在WHO2016标准中这一趋势更加明显。60%以上的ALL患者存在细胞遗传学异常,更多的患者可测出分子遗传学异常,这些分子遗传学异常对疾病的发生、治疗及预后均具有重要意义[2]。近年来随着二代测序技术的应用,基因组学研究已在儿童ALL中广泛开展,在成人ALL中也日益受到重视,主要包括全基因组/外显子组/转录组测序分析、基于基因芯片技术的基因组多态性分析以及表观遗传学研究等。这些技术的应用对于确定体细胞突变、表观遗传学修饰等具有重要意义[3]。我们收集于中国医学科学院血液病医院就诊的113例成人B-ALL患者的标本和临床资料,应用Ion Ampliseq二代测序方法靶向检测血液恶性疾病相关的112种基因,分析高频的基因突变与患者预后的关系。

病例与方法

1. 研究对象:2009年6月至2015年9月在我院就诊的113例B-ALL患者纳入研究,其中男70例,女43例,中位年龄30(14~61)岁。采用MICM(形态学、免疫学、细胞遗传学和分子生物学)诊断模式,分型采用WHO2008标准,同时参考欧洲白血病免疫学分型协作组(EGIL)诊断标准。其中包括伴t(9;22)/BCR-ABL异常(Ph阳性)的患者46例(40%),Ph阴性患者67例(60%)。初诊时外周血中位WBC 36.90(0.59~539.06)×109/L。纳入本研究的患者均签署知情同意书。

2. 治疗:113例患者中,5例患者未在我院治疗,治疗情况不详。其余均采用CALLG2008方案[4]治疗,诱导治疗根据有无BCR-ABL融合基因分为VDCP+酪氨酸激酶抑制剂(TKI)和VDCLP方案。

3. 测序方法:取患者骨髓或外周血,分离单个核细胞,提取DNA,采用靶向特异的二代测序技术(超高多重PCR捕获,超深高通量平行测序),利用Ion Torrent半导体平台检测预先设计的血液恶性疾病相关的基因面板(覆盖112种基因的完整编码区或点突变),结果映射到NCBIhg19RefSeq,平均覆盖率>97%,平均深度800x,排除在dbSNP135中注释的基因多态性,所有检测出的基因(外显子区)通过千人基因组计划、COSMIC(癌症中的体细胞突变目录)及PolyPhen-2(Polymorphism Phenotyping 2)数据库进行筛选。

4. 随访:采用电话联系方式随访,随访截至2017年6月1日。中位随访时间为25.9(5.6~87.0)个月,失访11例,失访率9.7%(11/113)。总生存(OS)期指自诊断到死亡或末次随访日期。无复发生存(RFS)期指自治疗后第1次完全缓解(CR)到第1次复发或缓解期死亡或末次随访日期。

5. 统计学处理:所有统计学处理均采用SPSS23.0软件完成。计量资料如符合正态分布,结果用均值±标准差表示,组间比较采用t检验;计数资料采用卡方检验,生存曲线采用Kaplan-Meier分析,多因素分析采用Cox回归分析,P6%),其后依次为TP53、KRAS、JAK2、DIS3、EZH2、KMT2D、SF3B1、CREBBP(均>4%)。分别分析Ph阳性组和阴性组患者基因突变率,Ph阳性B-ALL患者中突变率较高的基因有FAT1、SF1、EP300、MPL、CREBBP、UNC13D、NF1;而Ph阴性B-ALL患者中突变率较高的基因有SF1、PTPN11、FAT1、NRAS、MPL、TP53、JAK2、DIS3、EZH2及JAK1。PTPN11、JAK1/JAK2突变主要发生于Ph阴性B-ALL患者中。共有6例患者发生TP53突变,其中5例为Ph阴性B-ALL(图1)。图2展示了突变基因之间的共存关系,广泛的共突变现象表明成人B-ALL患者中的遗传复杂性和不稳定性。

Open in a separate window图1成人急性B淋巴细胞白血病(B-ALL)患者的基因突变频谱Open in a separate window图2成人急性B淋巴细胞白血病突变基因之间的共存关系

在所有B-ALL患者中,SF1基因突变率最高,达10.62%(12例),突变位点包括p.M449V、p.M475V、p.M600V、p.Y476C、p.T474A、p.Y476C、p.A1574T、p.T2321M、p.G2480S。其余突变率较高的基因及相应突变位点详见表1。

表1成人急性B淋巴细胞白血病患者突变基因及相应的氨基酸改变位点突变基因氨基酸改变位点FAT1p.R1257Q、p.V3694I、p.A4551G、p.T1679I、p.T1492S、p.E1141D、p.D1113NSF1p.M449V、p.M475V、p.M600V、p.Y476C、p.T474A、p.Y476C、p.A1574T、p.T2321M、p.G2480SNRASp.G12D、p.G12A、p.G12S、p.Q61K、p.G12V、p.G12D、p.G12CCREBBPp.L513I、p.L551I、p.A254TPTPN11p.D61Y、p.P491S、p.S502T、p.E76G、p.A72D、p.K308D、p.T73IJAK2p.R683G、p.D873N、p.R683S、p.P933Q、p.T875N、p.V617FDIS3p.S557、p.S587FMPLp.R321QKMT2Dp.R3714K、p.V401M、p.M3349V、p.R2401HEP300p.S507GRUNX1p.I114I、p.I87I、p.R177X、p.R204X、p.R135K、p.R162K、p.R293X、p.R320XTP53p.R116W、p.R209W、p.R248W、p.R89W、p.S109F、p.S202F、p.S241F、p.S82F、p.R123P、p.R150P、p.R243P、p.R282P、p.R124L、p.R151L、p.R244L、p.R283L、p.I112V、p.Y220C、p.A144VEZH2p.R628C、p.R640C、p.R670C、p.R679C、p.R684C、p.D146H、p.D674-Y675delinsX、p.D730-Y731delinsXKRASp.G60D、p.G13D、p.A146T、p.A18D、p.G12DSF3B1p.R625C、p.G740R、p.K700E、p.D907Y、p.L747WJAK1p.S703I、p.Y652H、p.A701V、p.S646FCSF3Rp.P733T、p.P760TUNC13Dp.G863DOpen in a separate window

2. 突变基因的功能:二代测序芯片涵盖的基因主要涉及Ras/蛋白磷酸酶/有丝分裂原活化蛋白激酶通路(Ras/Protein phosphatase/MARK)、转录因子/调控(Transcription factor/regulation)、表观遗传学修饰、剪接与mRNA加工调控(Splicing and mRNA processing regulation)、JAK-STAT等信号通路[5]–[7],各信号通路涉及的突变基因和发生频率见表2。27.43%的B-ALL患者Ras/Protein phosphatase/MARK信号通路基因发生突变,包括NRAS、KRAS、NF1、PTPN11、CBL1及TP53基因,主要发生在Ph阴性B-ALL患者中,占35.82%(24/67)。

表2受影响的信号通路涉及的突变基因及发生率信号通路基因发生率(%)Ras/蛋白磷酸酶/MARK/PI3KNRAS、KRAS、PTPN11、NF1、CBL、TP5327.43转录因子/调控CREBBP、RUNX1、EP300 DNM2、CEBPA、PHF6、WT1、PRDM1、GATA3、UNC13D、ITK25.66表现遗传学修饰TNFAIP3、CYLD、TET2、DNMT3A、IDH1、SETBP1、ASXL1、KMT2D、EZH2、WHSC123.01剪接与mRNA加工调控SF1、U2AF1、DIS3、SF3A1、SF3B122.12酪氨酸激酶受体/非受体FGFR3、PDGFRB、FLT3、ABL1、CSF3R15.04JAK-STATJAK1、JAK2、JAK3、CRLF211.50WNTFAT110.62NOTCHNOTCH2、NOTCH1、FBXW72.65其他MUM1、NPM1、CUX1、ECT2L、STXBP2、MPL、ARID1A15.04Open in a separate window

11.50%的B-ALL患者JAK-STAT信号通路异常,涉及的突变基因有JAK1、JAK2、JAK3及CRLF2,主要发生在Ph阴性B-ALL患者中[Ph阳性B-ALL:6.52%(3/46);Ph阴性B-ALL:14.93%(10/67)]。而JAK基因高频突变预示较多的患者会伴有CRLF2重排[8]。这一信号通路异常也提示Ph样ALL的可能[9]。

表观遗传学修饰相关的基因突变率达23.01%,具体包括DNA甲基化(TET2、DNMT3A、IDH1)、组蛋白修饰(SETBP1、ASXL1、EZH2、WHSC1)、泛素化途径(CYLD)。近年比较重视的剪接与mRNA加工调控相关的基因突变,也有较高的发生率。

3. 基因突变对临床预后的影响:全组患者中位OS时间为26.28(5.59~87.00)个月,中位RFS时间为23.31(0~86.00)个月。我们分析了发生频率较高的基因突变对患者OS及RFS的影响。单因素分析结果显示:在成人B-ALL中,伴PTPN11突变的患者较不伴有PTPN11突变的患者有较好的预后,但差异无统计学意义(OS:P=0.072;RFS:P=0.068);FAT1和SF1基因突变率最高,均达10.62%,但未发现对预后有明显的影响(P值均>0.05)。在Ph阳性和阴性组中分析基因突变对预后的影响,发现在Ph阴性B-ALL中,伴有JAK1或JAK2突变的患者预后较不伴突变者差,差异有统计学意义(OS:P=0.011,RFS:P=0.014;OS:P=0.001,RFS:P0.05)。

Open in a separate window图3伴JAK1突变的Ph阴性急性B淋巴细胞白血病患者的总生存(A)和无复发生存曲线(B)Open in a separate window图4伴JAK2突变的Ph阴性急性B淋巴细胞白血病患者的总生存(A)和无复发生存曲线(B)

进一步分析各信号通路相关基因突变对预后的影响。在Ph阴性B-ALL中,JAK-STAT信号通路异常患者(7/61)与无异常者比较有较差的OS(P=0.002)及RFS(P=0.003)(图5A、5B)。Ras/Protein phosphatase/MARK信号通路相关基因(NRAS、KRAS、NF1、PTPN11、CBL、TP53、AKT1)总的突变率为27.43%,该通路相关基因突变患者与未突变患者的预后差异无统计学意义(P值均>0.05)。另外我们发现,在Ph阳性B-ALL患者中,表观遗传学修饰相关的信号通路异常患者(5/41)预后较无异常者差(OS:P=0.038;RFS:P=0.047)(图6A、6B)。

Open in a separate window图5JAK-STAT信号通路异常的Ph阴性急性B淋巴细胞白血病患者的总生存(A)和无复发生存曲线(B)Open in a separate window图6表观遗传学修饰相关信号通路异常的Ph阳性急性B淋巴细胞白血病患者的总生存(A)和无复发生存曲线(B)

多因素分析结果显示,WBC(OS:P=0.021,HR=2.113,95%CI 1.120~3.989;RFS:P=0.037,HR=1.963,95%CI 1.043~3.697)在成人B-ALL中有独立预后意义。在Ph阴性B-ALL中,JAK2突变(OS:P



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