载脂蛋白B mRNA编辑酶催化亚基3B在血液肿瘤发生发展中作用的研究进展

王丽 综述，杨英 审校

天津大学生命科学学院，天津 300072

血液肿瘤包括各类白血病、多发性骨髓瘤及恶性淋巴瘤，其中急性白血病最常见。血液肿瘤的发病率和死亡率在恶性肿瘤中均居前10 位，且呈逐年升高趋势；多发性骨髓瘤的发病率约占血液恶性肿瘤发病率的10%［1］。儿童白血病是儿童发病率最高的一种恶性肿瘤，近年临床病例数量逐年上升，已成为威胁儿童生命健康的重要疾病之一。大多人类肿瘤均表现出基因组的不稳定性，主要以基因变异为主，其与肿瘤的发生、转移和复发密切相关［2］。已确认与血液肿瘤有关的突变因素可分为外源性和内源性两大类。外源突变原因包括电离辐射或化学物品刺激，内源突变指错误的DNA 复制及DNA 损伤。载脂蛋白B mRNA 编辑酶催化亚基3（apolipoprotein B mRNA-editing catalytic polypeptide 3，APOBEC3）是一类具有胞苷脱氨酶活性的蛋白，能够导致DNA 或RNA突变。APOBEC3B（以下简称A3B）是APOBEC3成员之一［3］，在乳腺癌、宫颈癌、膀胱癌、肺癌、卵巢癌的肿瘤组织中过表达，且与肿瘤细胞基因组突变频率密切相关［4］。A3B在肿瘤中的作用及其作为临床治疗靶标的相关研究已成为关注热点。本文主要就A3B在血液肿瘤中作用的研究进展作一综述，以期为血液肿瘤靶向治疗及实现精准个性化治疗提供潜在靶点。

1 APOBEC3蛋白的结构及主要功能

人类APOBEC3 蛋白家族有7 个成员，具有抗反转录病毒和反转录转座子的作用，是固有免疫系统的重要成员。APOBEC3 家族基因位于人类22 号染色体，7个成员的基因串联在一起，分别为A3A、A3B、A3C、A3DE、A3F、A3G和A3H（包括7 个亚型A3Ⅰ～A3Ⅶ）［5］，属于胞嘧啶脱氨酶家族，可将胞嘧啶（C）通过脱氨作用转变成尿嘧啶（U）。SHEEHY 等［6］报道，A3G 是抑制人类免疫缺陷病毒1 型（human immunodeficiency virus-1，HIV-1）基因突变体（HIV-1△Vif）复制的重要胞内因子。A3B 是APOBEC3 家族中唯一在细胞周期过程中（细胞中期除外）主要位于细胞核的蛋白，且始终具有酶活性［7］，这可能也是其成为诱导体细胞突变的主要原因之一。A3B基因定位于染色体22q13.1，A3B 蛋白全长含有382 个氨基酸残基，相对分子质量约为46 000［8］。A3B蛋白结构中包含2 个酶活中心，执行活性的中心在羧基末端，包含锌离子配位基序（H-X-E-X23-28-P-C-X-C）［9-10］。研究表明，APOBEC3胞苷脱氨酶在RNA 编辑和逆转录病毒或反转录转座子限制过程中将胞嘧啶转化为尿嘧啶，可能会在人类肿瘤中诱导突变簇［11］。

A3G 是一种HIV-1变异复制的关键细胞因子［6］，但在HIV-1易感的CD4+细胞和巨噬细胞中几乎检测不到其表达。A3G 使HIV-1 失活后与HIV-1 编码的病毒感染性因子Vif（viral infectivity factor）结合致使病毒降解，但A3G 对Vif 缺失型HIV-1 仅有微弱的抑制作用［12］。A3B 主要是抑制反转座子的转座，且不会被Vif 蛋白泛素化降解［13］。A3B 限制RNA 病毒的反转录过程是在反转录的cDNA 链上诱导产生C→U突变，从而使病毒基因组产生鸟嘌呤（G）→A 超突变［14］，这些高频率的基因组突变直接导致病毒关键酶活性丧失。HARADHVALA等［15］研究发现，APOBEC3家族在体细胞DNA 复制过程中的突变发生在滞后链模板，A3B 的脱氨酶活性在正常人体细胞中是被抑制的，该抑制是为防止复制过程中突变的积累可能造成的细胞衰老或致癌性突变。

2 A3B在血液肿瘤中的作用

APOBEC3 家族的胞嘧啶脱氨酶活性已被逐渐公认为是肿瘤细胞基因组内源性突变的主要动力来源之一。随着二代基因测序技术的发展，发现与正常细胞相比，多数肿瘤细胞基因组处于动态变化中，导致染色体异常及在单核苷酸水平的大量突变，这可能是导致基因组不稳定的机制之一［16］。在失控过程中，肿瘤细胞基因组拥有多样化且可供选择的突变来源，突变的产生可能不足以促使肿瘤发生，但对于肿瘤的进化适应、异质性、免疫逃逸和治疗耐药性等均会产生影响［17］。

SHINOHARA 等［18］研究发现，在A3B 表达量较高的淋巴细胞中，其体细胞癌基因发生突变，且外源过量表达可使c-MYC基因发生碱基替换，即在DNA复制过程中，单链DNA 产生C→U 突变，在聚合过程中将U 作为胸腺嘧啶（T），形成C→T 的突变。随后研究发现，A3B 过度表达是多种肿瘤诱导胞内基因组损伤和突变的主要原因［19-20］。因此，A3B除了限制病毒感染机体的传统天然免疫作用外，其在细胞中还有具有突变活性特征，即对5'TCA 或5'TCG 基序的脱氨偏好性［19］，表明A3B 在肿瘤基因组损伤突变中具有重要作用。

2.1 白血病 白血病是一种血液和骨髓恶性疾病，临床上分为3大类：淋巴细胞白血病、髓细胞白血病、混合细胞白血病［21］。急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）是儿科最为常见的白血病类型，占全部病例的80%，且发病急，并伴随发热、贫血、关节疼痛等症状［22］。ALEXANDROV等［23］在ALL、急性髓细胞白血病（acute myeloid leukemia，AML）、慢性粒细胞白血病（chronic lymphocytic leukemia，CLL）患者的血液样本中发现一定程度的基因组突变，这些突变大部分是来源于APOBEC3 家族产生的C→G 或C→T 的特征突变。随后，BURNS 等［20］研究表明，A3B在AML中的表达量上升，与外显子区的突变频率呈正相关。

近年研究表明，A3B 产生的特征突变在ALL 中占主导地位，具有亚型特异性，但在现有病例中发现，A3B 缺失的多态性与儿童患ALL 的风险无直接相关性，患有ALL 不会诱导A3B 表达状态发生改变［24］。因此，在不同原因起源的白血病中，A3B 诱导的基因组突变发挥的作用是不同的，病毒在白血病中的短暂表达也可能会使ALL样本中产生A3B的特征突变。有研究发现，骨髓增生异常综合征在发展和进化成为ALL 的过程中，甲基化和去甲基化的表达机制失衡，A3B 是其中的去甲基化组成部分［25］，但A3B 在血液肿瘤发展进程中的潜在作用需进行进一步研究。

2.2 骨髓瘤 骨髓瘤是B 淋巴细胞在骨髓终末分化为浆细胞时，浆细胞过度生成单克隆免疫球蛋白导致的，与溶骨性病变和免疫缺陷有关［26］。骨髓瘤主要临床症状表现为特征不明显的贫血、骨痛、感染等，初诊时误诊率高，在我国逐渐呈年轻化趋势［27］。WALKER 等［28］对436 例骨髓瘤病例的基因外显子进行测序，结果表明，A3B 的表达与已知的预后不良因素——转录因子MAF 和MAFB 的表达呈正相关，且A3B 高表达使c-MYC基因片段产生大量的“kataegis”式特征突变。A3B 的突变特征与患者的预后不良、基因易位及产生易位的分子机制有关。随后，YAMAZAKI等［29］研究发现，在大多数骨髓瘤患者中，A3B 高表达与患者的预后差有关，不利于治疗，A3B 定位在骨髓瘤细胞系的细胞核中，且呈高表达，可使细胞基因组的双链DNA 断裂，其构成的突变DNA 修复系统不能完全恢复，进而导致骨髓瘤的细胞进化和基因组不稳定。

骨髓瘤临床治疗手段包括诱导DNA 链间交链、微管抑制剂、拓扑异构酶抑制剂、DNA 合成抑制剂等，会使A3B的内源表达量升高，提示有DNA毒性的治疗手段发挥的作用不可一概而论［30］。HIRABAYASHI等［31］对1 276 例原发性骨髓瘤病例的单细胞RNA 测序结果显示，与其他家族成员比较，A3B在G2／M 期优先且高表达，表明A3B 的状态与骨髓瘤患者的临床治疗和预后结果密切相关，提示A3B 可能是疾病治疗或预后表征的潜在靶点。

2.3 淋巴瘤 淋巴瘤是起源于B 或T 细胞的血液肿瘤，也称为血癌，大体上可分为2 类：霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤［32］。SHINOHARA 等［18］研究发现，在淋巴瘤细胞系，A3B 的表达量明显升高，尤其是在KIS1 细胞系中，A3B 的高表达与淋巴瘤中常见的突变基因c-MYC中C→T 的突变频率呈明显正相关。也证实在淋巴瘤细胞中，A3B 的表达更易诱导转录活性较高的基因产生突变，这也是体细胞突变的主要来源。

在原发性积液淋巴瘤（primary effusion lymphoma，PEL）细胞系中，A3B的表达量与家族其他成员比较，升高20倍。A3B在PEL中的持续高表达可能是细胞持续分化癌变的表现，A3B 带来的突变负担可能是驱动PEL发展的动力之一［33］。人T细胞白血病1型病毒（human T-cell leukemia virus type1，HTLV-1）可引起成人T 细胞白血病和淋巴瘤（adult T-cell leukemia，ATL）［34］。有研究发现，在HTLV-1感染的人源化小鼠中，作为ATL鉴定指标的A3B的表达水平明显增加［35］。A3B 参与HTLV-1 感染人源化小鼠ATL 的疾病发展进程。在淋巴细胞中，A3B的表达是B或T细胞中内源突变的源头，参与淋巴瘤的永生化过程。

3 面临的问题

A3B 作为胞嘧啶脱氨酶，是体细胞内源突变的重要来源之一。在诸多肿瘤类型中，A3B 的表达与其产生特征突变频率具有一致性，表明A3B 在肿瘤发展进程中可促进基因组产生变异并使肿瘤恶化、转移及导致预后不良，但关于A3B 在肿瘤中的作用仍需进一步深入研究。

首先，A3B 具有天然免疫作用。A3B 在浆细胞、CD10+B细胞和红系细胞中表达，在正常红细胞中的表达提示其具有病毒防御能力，能够解释APOBEC突变特征在淋巴样恶性肿瘤中的偏倚，但不能诱导髓系恶性肿瘤发生。A3B对骨髓细胞或血细胞的天然免疫作用是细胞周期依赖性的，其在G2／M 期优先表达［31］，但A3B失活突变后会促进整个细胞周期进程。其次，A3B 的表达与患者本身的免疫状态相关。非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者免疫治疗后A3B 的特征突变明显，因此，A3B 特征突变对免疫治疗效果的预测作用优于总突变负荷。可作为检查点阻断免疫治疗的新预测指标之一［36］。研究显示，在乳腺癌患者中，A3B 缺失的多态性与免疫激活相关［37］。A3B 的种系多态性在东亚人群中占36.9%，其产生的融合转录产物A3A-B 在体外脱氨活性更强［38］。A3B 的胞嘧啶脱氨活性与患者自身的免疫水平密切相关，但调节机制尚需进一步研究。A3B 在部分肿瘤治疗中也展现出有利的作用，研究表明，在HPV16 亚型导致的宫颈癌中，由APOBEC3 家族蛋白产生的突变可能促进了HPV16的进化，HPV16 诱导的体细胞突变更有可能是良性的，观察到病毒在机体内的持久性降低，疾病进展减慢［39］。有证据表明，在卵巢癌中，A3B 的表达能改善患者的无进展生存期，且A3B 能够增加患者对顺铂治疗的敏感性［40］。在颈部鳞状细胞癌和NSCLC 中，A3B 可介导肿瘤对顺铂的敏感性，即A3B的表达可能会使患者有更好的预后结果［41］。A3B的表达对肿瘤患者的疾病进展及预后情况的表征还需进一步研究。

综上所述，A3B 在人类肿瘤的内源性突变具有重要作用，但A3B产生突变的利与弊，尤其是A3B产生的特征突变，是机体正常免疫反应，还是诱导机体产生突变的来源尚需进一步研究。另外，A3B 在机体中的作用及调控机制也是亟需解决的问题。

4 小结

A3B 的脱氨酶作用使其成为产生体内突变的主要来源之一，在肿瘤的发展、转移、治疗预后中均具有重要作用。在过去10 年中，A3B 诱发肿瘤细胞突变的能力已在不同体系中得到确认，但关于A3B 是否参与细胞的癌化及参与肿瘤进展的相关机制尚未明确，因此，继续研究相关的作用机制至关重要。A3B 在肿瘤的临床治疗和预后诊断上体现出重要的作用，未来A3B 可能会成为肿瘤靶向治疗靶点，实现精准个性化治疗。