急性T淋巴细胞白血病/淋巴瘤分子遗传学研究进展

张晓婷 邓兰，2 黄睿

急性T淋巴细胞白血病/淋巴瘤（T-cell acute lym-phoblastic leukemia/lymphoma，T-ALL/LBL）是定向于T细胞系的淋巴母细胞恶性肿瘤，具有高度侵袭性。临床上主要表现为白细胞计数升高和造血功能衰竭，伴有中性粒细胞减少、贫血和血小板减少，常伴有纵隔肿物、中枢侵犯和淋巴结受累等髓外浸润表现。2008年版的WHO分类将T-ALL和T-LBL定义为同一种疾病。2016年WHO分类修订增加了一个分类，称为早期T细胞前体急性淋巴细胞白血病/淋巴瘤（early T-cell precursor acute lymphoblastic leukemia/lymphoma，ETP-ALL/LBL）［1］。在新诊断病例中，T-ALL/LBL 约占儿童急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）病例的25%，占成人ALL病例的15%，且男性多于女性。在引入密集强化疗后，儿童和成人T-ALL/LBL患者的治愈率分别达到了60%和80%以上［2］，但原发耐药和难治复发患者预后仍较差［3］。面对这些挑战，近年来许多研究致力于了解T-ALL/LBL的发病机制，寻找新的治疗靶点，开发毒性更小、效果更强、更加有针对性的药物。本文将从T细胞的正常发育入手，针对与T-ALL/LBL发病相关的重要基因和信号通路及其在临床应用中的最新进展进行综述。

1 正常T细胞发育过程

与其他造血系统不同，T细胞主要在胸腺中发育成熟。来自骨髓中定向分化为T细胞的祖细胞，在进入胸腺被膜下但尚未到达胸腺皮质前称为前胸腺（prethymic）淋巴细胞（Pre-T）。Pre-T进入胸腺后称为胸腺细胞（thymocyte），成熟的胸腺细胞进入外周血和外周淋巴后称为T细胞。在Pre-T发展成为胸腺细胞的过程要经过多种细胞因子的刺激及信号诱导。根据细胞表面的CD4和CD8表达情况，此阶段的细胞可以再细分为CD4−和 CD8−的双阴性（double negative，DN）细胞、CD4+和CD8+的双阳性（double positive，DP）细胞及CD4+或 CD8+的单阳性（single positive，SP）细胞3个亚群。DN细胞根据CD25和CD44的表达情况分为4个分化阶段细胞（DN1～4），其中DN1细胞（CD44+CD25−）可再根据CD117和CD24表达情况细分为5个亚群（DN1a～e），此DN1细胞具有异质性，可以产生包括NK细胞、巨噬细胞、树突状细胞等［4］。DN2细胞（CD44+CD25+）通过皮层迁移开始进行由重组激活基因 1（recombination activating gene-1，RAG1）和RAG2基因介导的TCR-β、TCR-γ和TCR-δ基因片段重排［5］。而在整个DN3细胞（CD44−CD25+）期，由不变的Pre-Tα链和重组的TCR-β链开始诱导非常高水平的神经原位同源蛋白1（neurogenic locus notch homolog protein1，NOTCH1）和骨髓细胞致癌基因（cellular myelocytomatosis oncogene，MYC）信号通路表达，能诱导细胞增殖。NOTCH1和磷脂酰肌醇三激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）信 号 通路 在DN4（CD44−CD25−）细胞转变为DP细胞的过程中也起到至关重要的作用［6］。此后DN4细胞获得能识别主要组织相容性复合物分子的能力，即阳性选择，从而成为DP细胞。DP细胞经过阴性选择后成为CD4+或CD8+的SP细胞，随后离开胸腺组织，形成外周淋巴细胞。

2 NOTCH1信号通路

2.1 NOTCH1/FBXW7信号通路

NOTCH1基因属于高度保守的NOTCH基因家族，位于染色体9q34.3上，迄今为止至少发现了4种NOTCH受体蛋白（NOTCH1～4）和5种NOTCH配体蛋白，分别是Jagged1、Jagged2、DL1、DL2和 DL3［7］。NOTCH1基因编码的NOTCH1蛋白是一种异源二聚体Ⅰ型糖蛋白，主要由3个部分组成：胞外区、跨膜区和胞内区。胞外区由表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）样重复序列、负调控区（negativeregulatoryregion，NRR）组成，其中NRR由3个富含半胱氨酸的Lin12-NOTCH重复序列（LIN-12/NOTCH repeats，LNRs）和1个异源二聚结构域（heterodimerization domain，HD）组成；跨膜区域包括ADAM蛋白酶和γ-分泌酶作用位点；胞内区域由脯氨酸/谷氨酸/丝氨酸/苏氨酸富集基序（proline/glutamic acid/serine/threonine enriched motif，PEST）结构域组成，主要负责产生NOTCH1的活性成分，即NOTCH1胞内结构域（intracellular domain of NOTCH1，ICN1）［8-9］。经过一系列酶解反应，最终NOTCH1的活性片段ICN1被释放，并迅速转移到细胞核，促进HES1、C-MYC、白细胞介素7受体α-链（interleukin 7 receptor α-chain，IL-7Rα）和胰岛素样生长因子1受体（insulin-like growth factor 1 receptor，IGF-1R）的靶基因转录。最后，激活的NOTCH1被F-BOX/WD重复蛋白7（F-box/WD repeat-containing protein 7，FBXW7）-Skp1-Cullin-F-box（SCF）复合物以靶向方式快速降解。FBXW7是E3泛素连接酶，可以识别ICN1的PEST，并介导细胞核中NOTCH1信号的终止［8，10-11］。NOTCH1信号转导通路的激活是T-ALL发病的重要机制，见于34%～71%的T-ALL患者，主要有NOTCH1激活突变和FBXW7非激活突变两种方式。NOTCH1突变的发生主要有两种形式，第一种包括单个氨基酸替换和细胞外负调控区域的帧内插入（NRR突变）以及近膜外区域的帧内插入（JME突变）。最终突变引起的不依赖配体变化暴露了S2的切割位点，导致NOTCH1的转录活性形式ICN1的产生［12］。第二种包括无义突变或PEST域的短插入/缺失，与FBXW7和编码细胞周期蛋白C（cyclinCencoding gene，CCNC）突变一样，均延长了ICN1的半衰期［12-14］。在一项多中心随机临床试验中发现，T-ALL患者在没有PTEN基因突变的情况下，共存在NOTCH1和FBXW7基因突变被认为与预后良好相关［15］。除NOTCH1或FBXW7基因突变外，在T-ALL患者中急性淋巴细胞白血病蛋白同系物1（T-cell acute leukemia protein 1，TAL1）癌蛋白可能通过上调miR-223而直接抑制FBXW7，导致NOTCH1信号激活［16］。miR-223在T-LBL中的表达也有报道，在NOTCH1基因突变型T-LBL患者中，miR-223表达升高的患者较miR-223低表达患者的无事件生存时间短，表明miR-223在T-LBL患者中预示预后不良［17］。近年来，研究发现γ-分泌酶抑制物可以有效阻断NOTCH1信号转导，但同时具有胃肠道、皮肤和腺毒性，因此限制了其临床应用。有研究报道，γ-分泌酶复合物的早老素-1（presenilin-1，PSEN1）在T-ALL样本中选择性表达，使用选择性PESN1抑制剂MRK-560处理T-ALL细胞系可以有效减少NOTCH1突变细胞，且未见相关肠道毒性，为靶向治疗T-ALL提供了一种潜在的治疗策略［18］。总之，NOTCH1相关信号通路广泛存在于T-ALL/LBL患者中，且可通过不同方式被激活，并与预后分层相关；而PSEN1可通过阻断NOTCH1信号通路发挥靶向治疗T-ALL的作用。

2.2 NOTCH1/MYC信号通路

MYC致癌基因也称为C-MYC，主要编码一种螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链的转录调节因子，广泛参与多种基因表达控制、细胞周期调控，以及细胞代谢、核糖体生物发生和DNA复制等基因调控，与多种人体肿瘤发生发展有关。在早期T细胞发育中，MYC是NOTCH1和pre-TCR信号通路的下游靶基因，且NOTCH1可上调MYC蛋白表达。MYC蛋白的周期很短，与NOTCH1一样，蛋白酶体降解对MYC的调节也由FBXW7介导［19-20］。Aurora激酶家族的Aurora B激酶（AURKB）可以通过抑制MYC的磷酸化过程而减少FBXW7介导的蛋白酶体降解［21］。此外，蛋白酪氨酸激酶4a3（protein tyrosine phospha-tase type 4a3，PRL3）是T-ALL中的一个合作致癌驱动因子，常与MYC共扩增，而PRL3也与MYC在转基因斑马鱼中启动早期发病的ALL［22］。NOTCH1基因通过控制MYC的一个超级强效的远程3'增强子——NOTCH1控制的MYC增强子（N-Me），与近端启动子相互作用，从而诱导无关定向的MYC表达［23］。还有研究［24］发现，当NOTCH转录复合体结合位点附近的增强子结构域被表观遗传沉默时，对NOTCH抑制剂耐药的白血病细胞仍能表达MYC，且该MYC对含溴结构域蛋白4（bromodomain-containing protein 4，Brd4）的抑制剂高度敏感，且这种药物敏感性随MYC启动子与更多3'增强子结构域的关联而变化，表明这些结构域的功能强烈依赖于Brd4，也说明改变的长程增强子活性可以影响靶向治疗的耐药性，也为在白血病治疗中联合靶向NOTCH和Brd4提供了研究基础。

3 激酶信号通路

3.1 PI3K/AKT/mTOR信号通路

PI3K/AKT信号通路是人类癌症发生过程中最常被激活的级联转导信号，在细胞增殖、存活、凋亡、分化、迁移及代谢等各方面均发挥重要作用［25］。雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin，mTOR）是PI3K/ATK的下游效应分子，可以调控细胞周期蛋白的合成，当PI3K-AKT信号通路被激活时，mTOR被活化，从而促进细胞进入细胞周期进行增殖，并抑制细胞凋亡。在正常T细胞中，PI3K-AKT级联是NOTCH、IL-7和Pre-TCR的下游信号，能促进DN3细胞转化为DN4细胞［26］。PTEN是重要的抑癌基因，能负性调控PI3K/AKT信号通路，最终抑制mTOR的生成，从而抑制细胞增殖［27］。在T-ALL患者中有10%～15%的患者存在PTEN基因丢失，通常由其7号外显子突变所致，且与预后不良相关［28-29］。在儿童T-LBL患者中存在PTEN基因突变同样被认为与预后不良相关［30］。鉴于T-ALL发生中广泛存在PI3K/AKT/mTOR信号通路的组成性激活，因此该级联信号也成为探索T-ALL治疗的新靶点。例如，mTOR复合体1（mTOR complex 1，mTORC1）是哺乳动物mTOR靶点的重要组成部分，雷帕霉素可以通过抑制mTORC1延长T-ALL小鼠的生存时间，但雷帕霉素也能通过诱导糖皮质激素耐药导致治疗失败［31-32］。在一个由PTEN沉默丢失诱发的T-ALL小鼠模型中发现HSFI可以通过控制细胞的能量代谢，减少ATP生成，同时下调mTORC1下游靶蛋白（P70S6K和4E-BP）合成，从而抑制mTORC1的活性，特异性阻止T-ALL进展［33］。但是，mTOR、PI3K和AKT之间存在前馈调节，抑制mTOR往往还会导致AKT信号过度激活［34］。在PI3K方面，PI3K转录抑制因子如IKAROS蛋白［35］在PI3K/ATK通路过度激活的T-ALL细胞系中显示了抗T-ALL作用。此外，人参的有效成分20（S）-人参皂苷Rh2［20（S）-Ginsenoside Rh2，20（S）-GRh2］可以通过有效阻断Jurkat细胞中的PI3K/AKT通路，抑制细胞增殖，促进细胞凋亡和自噬，从而减轻白血病症状；同时20（S）-GRh2还能减少移植小鼠脾脏白细胞数量和CD3染色，表明其在体内也对T-ALL有抗肿瘤作用，有望成为治疗T-ALL的天然产物［36］。PI3K/AKT信号通路在细胞生长发育的多个环节均有重要作用，雷帕霉素等通过抑制PI3K/AKT/mTOR的组成性激活显示了在治疗T-ALL中的潜力。

3.2 IL-7R/JAK/STAT信号通路

白细胞介素7（interleukin-7，IL-7）是正常T细胞中的一种细胞因子，对T细胞的生存和发展至关重要。IL-7主要由基质细胞产生，但T-ALL细胞同时还可以通过自分泌的方式产生IL-7［37］。IL-7的受体IL-7R是由IL-7Rα（CD127）和γc（CD132）组成的二聚体，当IL-7Rα或γc缺失时会导致严重的联合免疫缺陷（severe combined immunodeficiency，SCID）。IL-7和IL-7R结合时可诱导JAK3和JAK1的转运磷酸化，而磷酸化的JAKs进一步募集和磷酸化信号转导和转录激活因子 5（signal transducer and activator of transcription 5，STAT5），而磷酸化的STAT5可转位到细胞核，调节靶基因，如BCL-2家族的转录［38］。除了JAK/STAT通路外，IL-7还可以激活PI3K/AKT和RAS/MAPK通路［39］。例如，在T-ALL原始细胞中，IL-7通过下调周期蛋白依赖性激酶抑制剂（p27kip1）和上调BCL-2，以PI3K/AKT依赖的方式促进T-ALL细胞进入增殖周期和活化［40-41］。IL-7R功能获得性突变可见于10%的T-ALL患者，且存在IL-7R信号通路突变的成年T-ALL患者往往疾病进展较缓慢，而且无法从异基因造血干细胞移植术中获益［42］。IL7R、JAK1和JAK3的类似激活突变在大约26%的成年T-LBL患者中被发现，目前考虑这些突变是T-LBL患者类固醇耐药的基础［43-45］。芦可替尼（Ruxolitinib）是一种JAK1和JAK2抑制剂，于2011年获FDA批准用于治疗带有JAK2 V617F点突变的MPNs［46］。芦可替尼对JAK1/JAK2的抑制作用在存在或不存在JAK-STAT突变的ETP-ALL原发性异种移植患者体内均显示出了治疗活性［47］。该研究用芦可替尼单独处理存在IL-7Rα突变的T-ALL细胞转导的细胞系，结果发现可抑制配体的IL-7R/JAK信号转导，并诱导细胞死亡，同时还发现联用BCL-2抑制剂维奈克拉（Venetoclax）可进一步提高抗T-ALL的效果，这些研究结果说明靶向IL-7R信号通路治疗T-ALL具有巨大的潜力，存在IL-7突变的患者有望受益于JAK1和JAK2抑制剂。

3.3 RAS/MAPK信号通路

RAS是一种小的膜系GTP结合蛋白，包括Harvey大鼠肉瘤病毒癌基因同源异构体（H-RAS）、神经母细胞瘤RAS病毒癌基因同源异构体（N-RAS）和Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源异构体（K-RAS）三种类型，可在多种细胞类型中触发生长因子受体下游的MAPK和PI3K信号通路激活［48］，其中K-RAS和H-RAS经典的MAPK信号通路激活可见于5%～10%的T-ALL中，且在ETP-ALL中尤其常见［49］。神经纤维瘤1型基因（neurofibromatosis type 1，NF1）和蛋白酪氨酸磷酸酶11（protein tyrosine phosphatase N-11，Ptpn11）是RAS信号通路的关键调控因子，其中在3%的T-ALL患者中发现了NF1（11q17）和PTPN11（12q22）基因缺失或突变［50-51］。此外，K-RAS、N-RAS以及Ptpn11基因突变在复发的T-ALL患者中更为常见，临床上也发现其与早期疾病复发、中枢神经系统累及以及化疗耐药等高危特征相关［52-53］。还有研究发现他汀类药物可以通过抑制RAS家族的GTPases信号转导，影响T-ALL细胞的黏附和迁移，从而减少T-ALL的组织侵袭［54］。一项使用基因测序分析复发ALL患者的研究中，对小鼠和人类野生型和突变型RAS等基因白血病细胞的功能解剖显示，表达RAS的突变淋巴细胞可诱导甲氨蝶呤耐药性，但同时能改善对长春新碱的反应，显示了RAS突变在化疗敏感性和耐药性驱动方面的双重作用［53］。

4 表观遗传学

植物同源结构域6（plant homeodomain 6，PHF6）是识别组蛋白甲基化标记的表观遗传修饰剂。PHF6作为一种抑癌基因，主要编码一个包含4个核定位信号和2个不完善的锌指结构域的植物同源结构域因子。

现阶段研究显示PHF6突变与T-ALL/LBL预后分层及耐药相关。PHF6发生失活突变时会导致Börjeson-Forssman-Lehmann综合征，这是一种相对少见的X连锁家族综合征型智力迟缓［55］，可能代表一种肿瘤易感综合征［56］。在儿童T-ALL患者中PHF6突变发生率为16%，在成人T-ALL患者中发生率为38%［57］。有趣的是，PHF6基因位于Xq26，但PHF6突变几乎只在男性患者中发现，而这可能是由于来自男性细胞的X染色体基因突变率增加所致［57］。PHF6突变是T-ALL发生的早期事件，并驱动造血干细胞（hematopoietic stem cell，HSC）增强自我更新能力。研究发现，PHF6突变是一种复合突变，与NOTCH1、JAK1突变和SET-NUP214重排显著相关［58］，当同时存在NOTCH1和PHF6两种突变时，患者的无病生存期缩短，预后不良［59］。也有研究发现单独存在PHF6突变对预后影响不大，但PHF6突变与成年T-LBL患者的良好预后相关［59-60］。此外，PHF6丢失还能使造血干细胞对NOTCH1诱导的致癌转化更敏感［61］，并介导T-ALL对泼尼松龙耐药［60］。

5 小结

T细胞的发育有赖于不同时期不同基因的正常表达，包括RAG1、NOTCH1和MYC等，然后以级联放大的形式激活下游信号通路。T细胞发育过程中基因的异常表达可以促使T-ALL/LBL细胞产生，因此了解T-ALL/LBL中基因的分子学特点及相关信号通路，包括NOTCH1相关信号通路、PI3K/AKT信号通路、IL-7R/JAK信号通路、RAS/MAPK信号通路的激活以及表观遗传学改变，能为制定更好的风险分层和靶向治疗提供新方向。目前研究显示，多种信号通路之间相互交叉和相互影响，提示从基因靶向治疗入手时应同时兼顾多方面影响。此外，当前仍有许多未知的基因突变和信号通路的改变需要探究。尽管2008年版的WHO分类将T-ALL和T-LBL定义为同一种疾病，但并未进一步规范；且T-ALL与T-LBL在起病和疾病复发时存在不同表现等特点［62-64］，说明T-LBL与T-ALL在分子遗传学方面仍存在诸多不同，但目前尚无明确的基因证据证实，有待后续研究进行补充。