慢性粒细胞白血病急变相关基因研究进展 论文

1、慢性粒细胞白血病急变相关基因研究进展慢性粒细胞白血病急变相关基因研究进展 论文论文关键字：发展 发生 增加 导致 可能 研究 基因 细胞 蛋白 染色体关键词：慢性粒细胞白血病(CML)cML 急变基因慢性粒细胞白血病(CML)是一种起源于多能造血干细胞的血液系统恶性疾病。根据其临床进展，可分为慢性期(CP)，加速期(AP)和急变期(BC)。加速期和急变期表现为分化受阻，不受髓细胞生成调节因子的调节。研究 CML 急变的分子机制一直成为国内外的研究热点。近年来，许多临床和实验观察都显示CML 急变时涉及到许多基因的改变，现将研究现状综述如下。1BCR-ABL 基因与 CML 急变早在 1960

2、年 Nowell 和 Hungerford 就在 CML 患者的白血病细胞中发现了费城染色体(Ph 染色体)。1973 年，Rowley 等应用染色体分带技术，证明 Ph 染色体是由于 t(9;22)(q34.1;q11.21)而形成的。位于 9q34 上的 ABL 原癌基因易位至 22q11 的 BCR 基因 3端，形成 BCR-ABL 融合基因，其产物为相对分子质量为 210103 的 BCR-ABL 融合蛋白(p210)。与正常的 ABL 蛋白相比，p210 有更强的酪氨酸蛋白激酶活性，在体外能使造血祖细胞转化。Daley 等1在骨髓移植模型中，将人 BCR-ABL 基因导入小鼠骨髓细胞

3、，再输入接受致死剂量照射的同系小鼠，结果在绝大多数受体小鼠产生了类似人 CML 的病变，这些研究肯定了 p210 在白血病发生中起直接作用。根据 22 号染色体断裂点的精确定位，可将 M-BCR 重组分为两个区域，即M-BCR 的 5端和 3端重组(见图 1)。Schaefer-Rego 等2认为 M-BCR 内的断裂点定位可能与 CML 急变相关，尤其断裂点在 3端的容易急变。也有学者认为：BCR 断裂部位(亚区 b2 或亚区 b3)与患者的病程、存活期及预后无明显关系，但与患者急变的细胞类型有一定的关系。断裂点在亚区 b2 与亚区 b3 比较，发生急性髓系白血病(AML)的急变明显多于急性

4、淋巴细胞白血病(ALL)的急变3。但不少学者未能证实这些相关性，现认为这些不同的结果可能是由于对病例选择的差异以及对确切发病期估计的不同所致。图 1BCR 基因结构简图(为断裂点位置)Ph 染色体也出现在 5%20%的 ALL 和 2%的 AML 中，此时至少有 50%的 BCR断裂点位于 m-BCR(也称为次要断裂点丛集区)，可形成较小的 BCR-ABL 融合基因，产生相对分子质量为 190103 的融合蛋白质。与 p210 相比，p190 有更强的酪氨酸蛋白酶活性和转化潜能。不少研究表明，p190 仅出现在急性白血病细胞中，部分 CML 患者从慢性期向急变期转化与产生 p210 向产生 p

5、190 转化有关4。BCR 断裂点还位于 u-BCR(见图 1)，产生 e19a2BCR-ABL 融合基因，产生相对分子质量为 230103 的融合蛋白质。与 p210 和 p190 相比，p230 多见于慢性中性粒细胞白血病(CML-N)，其临床病程经过良好，不易发生急变5。近来，有些学者还注意到 BCR-ABL 基因表达水平与 CML 急变有关。CML 患者从慢性期发展到急变期，往往伴随着 BCR-ABLmRNA 水平的明显升高，BCR-ABL 基因的表达状况和 CML 细胞的成熟度呈负相关，而且这一分子生物学改变可发生于细胞形态学变化之前6，7。进一步研究表明：BCR-ABL 是一种抑制

6、凋亡的基因，能通过抑制细胞凋亡，而使细胞数量增加8，基因组的内在不稳定性也随之增加，这样细胞就容易发生第 2 次突变，从而使 CML 向急性期发展。BCR-ABL 基因转录增加的原因仍不太清楚，有人认为是与干扰素(IFN)对该基因表达的下调作用减弱有关，亦有人推测它与 CML 急变相对不成熟的单个核细胞所占的比例升高有关6，7。在 CML 急变中，Ph 染色体除经典的 t(9;22)外，还可出现其他多种形式的变异易位和复杂易位，它和 CML 急变的关系目前仍限于临床病例报道，尚缺少深入的发病机制研究。2其他癌基因与 CML 急变所有编码生长因子，生长因子受体，第二信使以及调节基因转录的基因都有

7、潜在的成为癌基因的可能。癌基因质和量的改变，可导致肿瘤的发生。在CML 的病情发展中，也有该因素的参与。除了 ABL 癌基因外，还涉及到其他癌基因的改变。2.1生长因子基因与 CML 急变：sis 基因的蛋白产物是 PDGF(血小板衍生生长因子)，包括 A 链和 B 链形成的异二聚体和同二聚体。巨核细胞、巨噬细胞及其他一些细胞和组织都可合成PDGF。PDGF 是有效的有丝分裂原和趋化。CML 加速期和急变期，PDGF 表达量可明显增加，使骨髓原始纤维细胞生长失控，最后导致骨髓纤维化9。2.2生长因子受体基因与 CML 急变：粒系集落刺激因子受体基因(G-CSFR 基因)，其产物是调节粒系增殖和

8、分化的重要功能物质，许多研究资料证实，在 AML 中存在着 G-CSFR 基因的突变，进一步的研究显示，CML 急变过程中，亦可伴有该基因突变的发生10。2.3Ras 基因与 CML 急变：Ras 基因的蛋白产物 p21 是一种膜结合 G 蛋白，介导许多信号传导途径。近年来，也有不少学者研究了 Ras 基因与 CML 急变的关系。在慢性期和急变期，Ras 基因的突变率分别为 3.6%和 15.6%，伴有 Ras 基因突变的患者容易进入急变期11。还有资料显示，异常的 Ras 基因可诱导白血病细胞分泌PTHrP(甲状旁腺激素相关蛋白)，该蛋白质与 CML 急变时出现的高血钙有关12。Ras 基因

9、突变对于包括 CML 在内的慢性骨髓增殖性疾病的病程发展均有影响，但也有学者提出异议13。2.4转录因子基因与 CML 急变：2.4.1c-myc 基因与 CML 急变：c-myc 基因定位于 8q24，编码一个结合蛋白 p62。c-myc 基因表达对细胞的生长调控有两方面作用。一方面参与细胞增殖、分化和细胞周期的调节，另一方面亦能启动凋亡程序。CML 急变时，c-myc表达常明显增加，提示它可能也参与 CML 急变的发生和发展。可能 c-myc 基因通过抑制粒系分化，增加细胞增殖潜能，同时通过与 bcl-2 基因的协同作用抑制凋亡，从而促进 CML 向急变期发展14。2.4.2AML1-EV

10、I1 融合基因与 CML 急变：CML 急变时，80%的患者可出现附加染色体异常。虽然在 3q26 区域染色体异常在 CML 急变时不常见，但inv(3)(q21;q26),t(3;3)(q21;q26),尤其是 t(3;21)(q26;q22)，往往标志着疾病向巨核细胞急变发展。t(3;21)(q26;q22)的结果，产生 AML1-EVI1 融合基因，编码相对分子质量为 180103 的融合蛋白，其氨基端为 50%的 AML1 基因，羧基端含有 EVI1 的 2 个锌指区域和羧基端。目前认为该融合蛋白是一个嵌合的转录因子，具有双重功能。一方面能抑制正常的 AML1 与 PEBP2 位点结合

11、后的转录，导致粒系分化受阻，另一方面可通过增加 AP-1 的活性，刺激细胞增殖，从而发挥其癌基因作用，导致疾病向急变期发展15。3抑癌基因与 CML 急变由于基因的突变在大多数情况下是使基因功能减弱或消失，而不是基因功能的增加，所以，抑癌基因异常在肿瘤发生中的作用可能更为重要。近年来，抑癌基因在 CML 急变中的作用也得到了广泛的重视。3.1p53 基因与 CML 急变：p53 基因是一种抑癌基因，定位于人类染色体 17p13.1，全长 1620kb，共有 11 个外显子，编码 393 个氨基酸。正常野生型 p53 蛋白是细胞生长的负性调节剂，在细胞周期中，通过阻止 G1 期细胞进入 S 期，

12、而使损伤的 DNA 或染色体有时间得以修复。若损伤严重时，p53 蛋白能触发凋亡机制以去除损伤的细胞。p53 基因作为基因组的监护点，在保持基因组的内在稳定性和阻止细胞转化中起重要作用16。不少研究表明 p53 基因的改变与 CML 疾病分期有密切关系，在 CML 向急变转化中起促进作用16。p53 基因组的突变多见于加速期和急变期，突变频率为 20%30%，在各种急变中，以 AML 急变最常见，罕见于巨核细胞变，在ALL 急变中未发现。80 年代后期一些报道认为在 CML 急变中，p53 基因组突变的方式以明显的结构改变如重排、缺失为主，但近期研究发现 p53 基因的微小变化(如点突变)并不

13、少见。突变可发生在外显子和内含子，外显子点突变热点位于进化发育过程中的 4 个保守区，包括 129146，171179，234260，270287 密码子，尤以 175，248，249，273，282 密码子最常见。内含子突变主要发生在外显子和内含子的接头部位，尤其是在具有独特二核苷酸的剪接受体和供体部位，这些微小突变产生异常 mRNA，导致 p53 基因失活16。最近也有人报道了不是通过 p53 基因点突变，而是通过其他未知原因影响剪接进程，也可导致 p53 基因失活17。在 CML 向急变期发展中，p53 基因点突变常同时伴有另一等位基因丢失。目前认为 p53 基因点突变发生在 17p 上

14、 p53 等位基因之一缺失之后16。p53基因缺失，细胞进入 S 期，大量增殖，同时细胞凋亡受到抑制，细胞损害性成熟，基因组内在不稳定性增加，细胞容易发生第 2 次突变，包括 p53 基因本身，最后导致 CML 向急变期发展。3.2p16 基因与 CML 急变：p16 基因，又称为 MTS1、INK4、CDK4I、CDKN2，最近认为也是一种抑癌基因，定位于人类染色体 9p21，有 3 个外显子，编码相对分子质量为 16103 的蛋白质。p16 蛋白最初在各种肿瘤病毒(包括 SV40，乳头瘤病毒，腺病毒)转化细胞中，作为一种 CDK4 相关蛋白被鉴定的。p16 蛋白是 CDK4 的一种抑制因子

15、，通过抑制细胞周期蛋白 D/CDK4 活性，参与并调节细胞从 G0 期向 G1 期转化。近年来，不少研究组认为，p16 基因的纯合性缺失在 CML 向急性期转化中起促进作用，且仅限于 ALL 急变，缺失频率见于 40%50%的 ALL 急变患者中18。p16 基因的纯合性缺失，p16 蛋白对细胞周期蛋白 D/CDK4 的抑制作用被解除，细胞周期蛋白 D/CDK4 复合物就能使 RB 磷酸化，使细胞转化、异常增生，外周血中非成熟细胞数量增加，疾病向急变期发展。鉴于 p53 基因突变仅限于急非淋变的病例，而 p16 基因突变仅限于 ALL 急变的病例。在 Serra 等18的研究中也未发现在同一病

16、例中同时涉及 p53 和p16 基因的改变，故提示 p53 和 p16 基因是通过不同途径引起 CML 向两个不同的方向发展。可能，p53 和 p16 基因的改变，使 BCR-ABL 的转化潜能得以充分实现，最后导致急性白血病。4其他基因与 CML 急变此外，在 CML 急变过程中，可发现 hlim-1 基因和 GATA 基因编码的转录因子的表达都有不同程度的升高19，20。位于 11p15 的降钙素基因可发生高甲基化21。在 CML 向 ALL 急变发生的过程中，还可出现免疫球蛋白重链基因持续的重组22。我们所在的实验室还发现在 1 号染色体 1q12-21 区域可能存在 1 个或多个与 C

17、ML 急变密切相关的重要基因。这些事件发生的确切机制还不清楚，可能与 CML 急变时，基因组内在不稳定性增加，导致克隆进化有关。综上所述，CML 是一种异质性的疾病，CML 急变具有广泛而复杂的分子基础，涉及到多方面的分子病理变化，包括癌基因，抑癌基因和其他基因量和质的异常，它们相互影响，相互作用，促进 CML 急变期的形成。真正的急性变机制仍有待于进一步研究和探讨。参考文献1DaleyGQ,vanEttenRA,BaltimoreD.InductionofchronicmyelogenousleukemiainmicebytheP210bcr/ablgeneofthePhiladelphia

18、chromosome.Science,1990,247:824.2Schaefer-RegoK,DudekH,PopenoeD,etal.CMLpatientsinblastcrisishavebreakpointslocalizedtoaspecificregionofthebcr.Blood,1987,70:448.3MorrisSW,DanielL,AhmedCMI,etal.Relationshipofbcrbreakpointtochronicphaseduration,survivalandblastcrisislineageinchronicmyelogenousleukemia

19、patientspresentinginearlychronicphase.Blood,1990,75:2035-2041.4TanakaM,YamazakiY,HattoriM,etal.Thedualexpressionofminorandmajorbcr/ablchimericmRNAinblastcrisisofchronicmyelogenousleukemia.LeukRes,1996,20:575-580.5PaneF,FrigeriF,SindonaM,etal.Neutrophilic-chronicmyeloidleukemia:adistinctdiseasewithas

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