JAK2突变与骨髓增殖性肿瘤研究进展.doc

JAK2突变与骨髓增殖性肿瘤研究进展摘要：骨髓增殖性肿瘤（myeloproliferative neoplasms，MPNs）是一系或多系分化相对成熟的骨髓细胞不断克隆增殖所致的一组肿瘤性疾病的统称，病变多发生在多能干细胞水平。自从2005年ASH会议报告JAK2突变与MPNs的关系以来，JAK2突变的研究一直是近几年ASH会议的热点，本文就JAK2突变的研究进展作一综述。 骨髓增殖性疾病（myeloproliferative disorders，MPD）是一组以相对成熟的粒系、红系、巨核系细胞肿瘤性增殖为特征的疾病，1951年由William Dameshek最先提出，包括慢性粒细胞白血病（chronic myelogenous leukemia 具有费城染色体，BCR/ABL融合基因阳性）、慢性中性粒细胞白血病（chronic neutrophilic leukemia）、慢性嗜酸性粒细胞白血病/嗜酸性粒细胞增多综合症（chronic eosinophilic leukemia and the hypereosinophilic syndrome；CEL/HES）、真性红细胞增多症（polycythemia vera）、慢性原发性骨髓纤维化伴髓外造血（chronic idiopathic myelofibrosis with extramedullary hematopoiesis）、原发性血小板增多症（essential thrombocythemia）、慢性骨髓增殖性疾病，未分类（chronic myeloproliferative disease, unclassifiable）1。2008年新修订的WHO分类中已将MPD改为骨髓增殖性肿瘤（myeloproliferative neoplasms，MPN），包括慢性粒细胞白血病（chronic myelogenous leukemia 具有费城染色体，BCR/ABL融合基因阳性），慢性中性粒细胞白血病（chronic neutrophilic leukemia），真性红细胞增多症（polycythemia vera），原发性骨髓纤维化（primary myelofibrosis），原发性血小板增多症（essential thrombocythemia），慢性嗜酸性粒细胞白血病，非特指（chronic eosinophilic leukemia, not otherwise specified CEL-NOS），肥大细胞增多症（mastocytosis），骨髓增殖性肿瘤，未分类(myeloproliferative neoplasms, unclassifiable) 2。研究显示，多数MPN伴有酪氨酸蛋白激酶活性异常，已明确9号和22号染色体易位产生的BCR-ABL融合基因是CML发病的关键环节。但其他BCR-ABL融合基因阴性的骨髓增殖性肿瘤研究进展相对缓慢，如CEL/HES的血小板源性生长因子受体A（platelet-derived growth factor receptor A；PDGFRA）突变，8p12综合症的成纤维细胞生长因子受体1（fibroblast growth factor receptor 1；FGFR1）基因重排等。2005年Baxter等3几个研究小组几乎同时报道了有关JAK2基因突变在MPN发病中的作用，这一发现使得人们对BCRABL阴性MPNs（主要PV/ET/PMF）发病机制的研究取得了突破性的进展，成为近几年ASH会议的热点之一。本文就JAK2基因突变在MPN中的研究进展做一综述。一、JAK的分子生物学基础JAK即Janus kinase，是一类非受体型酪氨酸蛋白激酶，分子量约（120-130）103该家族包括JAK1、JAK2、JAK3、TYK2，JAK家族无跨膜结构域和Src同源结构域，有7个JH(Janus homology)结构域，其中JH1为激酶结构域，JH2为假激酶结构域（结构见图14）。不同的受体与不同的JAK家族成员偶联。JAK2主要与红细胞生成素受体、生长激素受体、催乳素受体和粒细胞集落刺激因子受体等结合，通过信号转导因子和转录激活因子（signal transductors and activator of transcription，STAT）调节细胞增殖。JAK/STAT信号转导途径可以促发带有酪氨酸残基的蛋白发生磷酸化，产生激酶活化的级联反应，并将活化的信号传导给下游的其他分子，引发一系列基因和蛋白水平的变化。 JH2 JH1 JH7 JH6 JH5 JH4 JH3 假激酶结构域 激酶结构域图1 非受体型蛋白激酶JAKs的结构JAK2V617F突变发生于JAK2的假激酶区（JH2），617位密码子，在JAK基因14号外显子的第1849位碱基，鸟嘌呤被胸腺嘧啶替代（G-T突变）导致缬氨酸(V)被苯丙氨酸（F）置换。该区域与JAK2的激酶区（JH1）高度同源，但是缺少催化活性。JAK2假激酶区JH2的缺失将会导致JAK2激酶活化增加。假激酶区被认为具有类似于受体酪氨酸激酶（如FLT3）近膜区的自我抑制活性。正常生理情况下，JH2结构域对JH1激酶结构域的激活具有负性调控作用，但当JAK2V617F发生时，JH2结构域的改变使得其对酪氨酸激酶区(JH1区)的负性调控作用减弱，在缺乏相关细胞因子的情况下，即可活化其下游的信号转导途径，包括STAT5、ERKMAP和PI3KAKT；大部分细胞中突变的JAK2对EPOEPOR信号转导途径的活化起促进作用，使得造血前体细胞对细胞因子的敏感性大大提高，最终导致疾病的发生。由于突变位于JAK2基因被认为具有活性调节抑制的JH2结构域，使JAK/STAT通路对生长因子高度敏感，在缺乏或仅有微量外源性造血生长因子的情况下持续激活 5、6、7、8、9。骨髓增殖性肿瘤患者存在JAK2V617F突变，该突变使酪氨酸激酶持续性的活化，当共表达促红细胞生成素受体（EPOR）、促血小板生成素受体（MPL）或者G-CSF受体时能够有效的活化JAK/STAT信号。JAK2V617F突变为持续性激活，可以在没有EPO刺激下激活EPO信号传递途径，Quentmeier H14研究发现，不依赖细胞因子活化的机制可能为1.原癌基因JAK2V617F的活化，2.肿瘤抑制基因SOCS2的灭活，并进一步证实SOCS2是JAK2V617F的负性调节因子。SOCS2的敲出能够诱导JAK2mu细胞STAT5的持续磷酸化。JAK具有酪氨酸蛋白激酶活性，可使受体及JAK本身磷酸化，磷酸化的受体/JAK1/JAK2复合体进而与STATs的SH2区结合，使STATs发生磷酸化、二聚化而激活。活化的STATs二聚体进入核内，作为转化因子活化基因转录，如BCL-X（B-cell lymphoma-XL，一种凋亡抑制蛋白，在PV患者的红系祖细胞中过度表达）。另外，可通过MAPK，PI3K途径进一步活化下游基因转录。JAK2V617F的突变导致JAK/STAT信号的持续活化，从而导致MPD的发生。而JAK2V617F阴性的患者并未发现JAK/STAT信号的持续活化。缺少JAK2V617F突变的病人显示明显的JAK/STAT靶基因Pim-1和细胞因子信号2的低表达。另外JAK2V617F阴性患者显示低水平的STAT3的磷酸化15。二、血液系统疾病与JAK2突变的意义JAK/STAT信号的异常活化涉及到许多血液系统恶性疾病，2005年发现大约90%的PV患者50%的ET，PMF患者中存在JAK2V617F突变的分子学特征。利用不同的试验方法，各家报道PV、ET、MF患者JAK2V617F突变的发生率见表18。国内梅丽娜等通过AS-PCR法对141例MPD标本针对JAK2V617F突变进行检测，其中PV阳性率为69%，ET阳性率为55%，CIMF中的阳性率为50%，HES中的阳性率为40%。（梅丽娜，王季石，卢英豪等。141例慢性骨髓增生性疾病中JAK2基因V617F点突变的研究。临床血液学杂志，2009，22（3）；244-248）从PV患者骨髓或者外周血提取的红系祖细胞可以不依赖外源性红细胞生成素(EPO)而在含血清的半固体培养基中生长增殖，而PV患者EPO受体都正常。PV患者骨髓细胞或血细胞除了对EPO敏感外，还对其他细胞因子如IL-3、干细胞因子（SCF）、GM-CSF、TPO及胰岛素样生长因子-1(IGF-1)等高度敏感。这些发现提示真性红细胞增多症的发生可能要追溯到受体下游13。Table 1. Frequency of JAK2V617F mutations in polycythemia vera(PV),essential thrombcytosis(ET) and myelofibrosis(MF) JAK2V617F Detection PV: JAK2V617F mutations ET: JAK2V617F mutations MF: JAK2V617F mutations Method (homozygotes) (homozygotes) (homozygotes)James etal Sequencing 89(30) 43 43Levine etal Sequencing 74(25) 32(3) 35(9)Kralovics etal Sequencing 65(27) 23(3) 57(22)Baxter etal Squencing/97(26) 57(0) 50(19)allele-specific PCR Jones etal ARMS/ pyrosequencing 81(33) 41(7) 43(29)Levine etal allele-specific Taqman assy 99 72 39JAKV617F等位基因突变在少部分慢性粒单核细胞白血病、骨髓增生异常综合征、及急性白血病患者中发现。临床中慢性骨髓增殖性肿瘤之间可以相互转化甚至转化为白血病。尽管有证据显示JAK/STAT路径活化在血液系统恶性疾病和实体瘤中普遍存在，JAK2V617F却是髓系恶性疾病所特有，在淋巴系统疾病和非血液系统恶性疾病中并未发现8。除了JAK2V617F突变外，对JAK2V617F阴性的MPD，研究者发现了JAK2外显子12突变及ET中多见的MPLW515L突变8、11、12。三、JAKV617F突变在MPNs中的机理利用X-灭活分析的无性繁殖研究显示，大多数MPD的患者具有粒系和红系细胞的克隆群体，提示这些疾病出现在造血祖细胞。另外，9p24杂合性的缺失（现在认为等同于纯合子的JAK2V617F突变）在某些PV患者髓系和淋巴系细胞中鉴定出。进一步提示这种因果突变发生在能够分化为不同血系的造血祖细胞，然而，这些疾病是否起源于造血干细胞或者下游的多系造血祖细胞直到最近尚未弄清。Jamieson等从PV患者中分离造血干细胞，普通的髓系祖细胞，粒系/单核系祖细胞，巨核/红系祖细胞，然后分析这些祖细胞是否存在JAK2V617F突变，证明PV是一种干细胞疾病，累及粒系、红系、巨核系。这与最近Ishii等人的报道一致，他们发现JAK2V617F突变可以在PV患者不同的造血细胞系中检测到，很可能疾病的发展需要造血干细胞长期的自我更新的潜能。并且，JAK2V617突变为造血干细胞提供了增殖优势，但对定向祖细胞不能赋予自我更新的特性。这些资料与以前的BCR-ABL能够改变HSC而不是定向祖细胞一致，这对研究JAK2V617F突变是否与BCR-ABL作用机理相似很重要8。四、展望尽管MPNs患者确切的分子缺陷尚不能完全阐明MPNs的发病机理，但它们提供了一个极有希望实现的治疗靶点，已有报道针对JAK2的抑制剂，如TG101209, G6976，erlotinib，MK0457，CEP-701（lestaurtinib）等。在体外，发现G6976是JAK2直接的强有力的抑制剂，G6976同样能够抑制表达白血病相关的TEL-JAK融合蛋白以及骨髓增殖性疾病相关的JAK2 V617F突变的细胞的活化、存活及增殖17。选择性的JAK2激酶抑制剂TGl01209可抑制与JAK2V617F以及MPLW515L相关MPNs细胞的酪氨酸激酶活性，引起JAK2V617F、STAT5以及STAT3的磷酸化受抑，并且已在裸鼠动物模型中显示出了一定疗效。尽管目前JAK2抑制剂的临床应用前景十分看好，但同时也还存在一些问题。已经进行的临床试验表明JAK2抑制剂在抑制异常酪氨酸激酶持续活化的同时也可脱靶而抑制JAK3的活性，而JAK3活性受抑则可能会导致严重的免疫功能缺陷发生。此外，JAK2抑制剂还可引起剂量依赖性的全血细胞减少。因此，研发出特异性针对JAK2V617F突变的JAK2靶向治疗药物对应用JAK2抑制剂治疗MPNs而言也就显得尤为重要18。JAK-STAT信号的小分子抑制剂目前正在研究，如Z319，可能为PV/ET/MF患者提供潜在的分子靶向治疗。尽管如此，许多问题仍需考虑：1.为什么单一的位点能够导致MPD三种不同的类型？2.JAK2抑制剂潜在的临床效果。3. JAK2V617F/MPLW515阴性的MPD原癌等位基因的鉴定。参考文献1 James W. Vardiman, Nancy Lee Harris and Richard D. Brunning.The World Health Organization (WHO) classification of the myeloid neoplasms.Blood. 2002;100:2292-2302.2 James W. Vardiman, Jergen Thiele, Daniel A. Arber.etal.The 2008 revision of the World Health Organization (WHO) classification of myeloid neoplasms and acute leukemia: rationale and important changes.Blood, 2009;114(5):937-949.3 BaxterEJ,ScottLM,CampbellPJ,etal.Acquired mutation of the tyrosine kinase JAK2 in human myeloproliferative disorders ,Lancet,2005,365:1054-1061.4 查锡良,药立波.医学分子生物学.人民卫生出版社北京.2003,1;422-424.5 夏亮,吴竞生丁凯阳.JAK2 V617F及MPLW515L在骨髓增殖性肿瘤中的表达和意义.国际输血及血液学杂志.2009,32(1):63-66.6 费海荣,张日,陈苏宁等.骨髓增殖性疾病137例患者JAK2基因突变的研究.中华内科杂志.2007;46(4):271-273.7 Mata R,Subir D,Garca-Raso A,etal.JAK2 as a molecular marker in myeloproliferative diseases. Cardiovasc Hematol Agents Med Chem.2007;5(3):198-203.8 Ross L. 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