1q21擴(kuò)增在多發(fā)性骨髓瘤中的研究進(jìn)展

劉 驍,唐海龍,賈雙雙,褚玉平,徐 莉,高廣勛

(中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院血液內(nèi)科,西安 710032;*通訊作者,E-mail:gaoguangxun@fmmu.edu.cn)

多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)是一種以骨髓中惡性漿細(xì)胞單克隆性增殖、血或尿中出現(xiàn)單克隆蛋白、伴發(fā)器官功能障礙為主要特征的腫瘤性漿細(xì)胞疾病,約占腫瘤性疾病的1%和血液病的13%[1]。隨著蛋白酶體抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、單克隆抗體、自體干細(xì)胞移植(autologous stem cell transplantation,ASCT)以及嵌合抗原受體T細(xì)胞(CAR-T)免疫療法的應(yīng)用,患者的總生存期得到了明顯延長,但是MM目前仍被認(rèn)為是不可治愈的疾病[2]。MM是一種異質(zhì)性疾病[3],細(xì)胞遺傳學(xué)異常與預(yù)后關(guān)系密切,基于細(xì)胞遺傳學(xué)異常的危險(xiǎn)度分層及治療策略調(diào)整受到重視,并受到廣泛應(yīng)用,1q21的擴(kuò)增是MM患者最常見的染色體畸變之一[4],與患者預(yù)后關(guān)系密切,美國Mayo醫(yī)學(xué)中心和國際骨髓瘤工作組(IMWG)均將1q21擴(kuò)增納入MM患者的高危類型[5,6],但目前其與預(yù)后的相關(guān)性及具體機(jī)制仍存爭議,本文將對(duì)其在MM中的作用與機(jī)制作以綜述。

1 1q21擴(kuò)增的發(fā)生率

1q21擴(kuò)增異常在MM患者中較為常見,比例占30%-50%[7-11]。An等[7]研究發(fā)現(xiàn),在新診斷多發(fā)性骨髓瘤患者中,用常規(guī)細(xì)胞遺傳學(xué)染色體分帶技術(shù)對(duì)1q21擴(kuò)增異常的檢出率低,應(yīng)用熒光原位雜交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技術(shù)檢出率可達(dá)30%-50%。在法語國家骨髓瘤協(xié)作組(IFM)4個(gè)臨床試驗(yàn)納入的1 635名患者中,581名(35.6%)患者檢測(cè)出1q21擴(kuò)增[8]。Boyd等[9]利用FISH分析了1 069例患者,其中869名有完整的數(shù)據(jù),伴有1q21擴(kuò)增的共340名(39.1%)。在Mai等[10]采用VCD(硼替佐米、環(huán)磷酰胺、地塞米松)和PAD(硼替佐米、阿霉素、地塞米松)治療初治多發(fā)性骨髓瘤的Ⅲ期臨床試驗(yàn)中,426例患者中有172例(40.4%)伴有1q21擴(kuò)增。一項(xiàng)中國多中心研究顯示1 015例新診斷多發(fā)性骨髓瘤患者中,468例(46.1%)伴隨1q21擴(kuò)增,其中441例檢測(cè)了1q21拷貝數(shù),3個(gè)拷貝和>3個(gè)拷貝者分別為158例(35.8%)和56例(12.7%)[11]。1q21擴(kuò)增是造成MM患者不良預(yù)后的高危因素[12-14],檢測(cè)到該異常的患者群體有著高侵襲性和快速進(jìn)展的特點(diǎn),無進(jìn)展生存期(progression-free survival,PFS)和總生存率(overall survival,OS)更短[15-17],并且可造成其原發(fā)耐藥。

2 1q21擴(kuò)增與臨床預(yù)后的關(guān)系

Boyd等[18]研究的1 069名患者隨機(jī)接受了CVAD(環(huán)磷酰胺、長春新堿、阿霉素和地塞米松)、CTD(環(huán)磷酰胺、沙利度胺和地塞米松)、MP(馬法蘭和潑尼松龍)或CTDA(減毒環(huán)磷酰胺、沙利度胺和地塞米松)的治療,結(jié)果顯示伴1q21擴(kuò)增的MM患者比無該異常的患者具有更差的中位PFS(13.8個(gè)月vs22.1個(gè)月,P<0.001)和中位OS(31.0個(gè)月vs54.8個(gè)月,P<0.001),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,說明傳統(tǒng)化療藥物無法克服1q21擴(kuò)增帶來的不良預(yù)后。

Ludwig等[19]將其研究的61名接受ITD(伊沙佐米、沙利度胺、地塞米松)治療的患者分為3組(中位隨訪時(shí)間19.1個(gè)月):1q21組,單純1q21擴(kuò)增;高危組,含del(17p)、t(14;16)、t(4;14)異常;標(biāo)危組,不伴1q21擴(kuò)增和高危細(xì)胞遺傳學(xué)異常。三組患者的中位PFS(6.2個(gè)月vs10.3個(gè)月vs10.8個(gè)月,P=0.044),中位OS(15.6個(gè)月vsNRvsNR,P=0.001),具有顯著差異,提示1q21擴(kuò)增具有更差的預(yù)后。Avet-Loiseau等[20]在研究中以IRD(伊沙佐米、來那度胺、地塞米松)與安慰劑-RD(來那度胺、地塞米松)兩種治療分組對(duì)照,伴1q21擴(kuò)增的MM患者的中位PFS分別為15.4個(gè)月和11.3個(gè)月,總體反應(yīng)率(objective response rate,ORR)71%和62%,非常好的部分緩解率(very good partial response,VGPR)44%和40%,完全緩解率(complete response,CR)均為9%。

An等[21]在基于硼替佐米的治療下發(fā)現(xiàn),伴1q21擴(kuò)增與無1q21擴(kuò)增的MM患者的中位PFS為13.5個(gè)月和43.0個(gè)月、中位OS為24.0個(gè)月和54.0個(gè)月,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。靳鳳艷等[22]在基于硼替佐米治療的研究中發(fā)現(xiàn),伴1q21擴(kuò)增的MM患者對(duì)基于硼替佐米的治療組深度緩解率(≥VGPR)明顯優(yōu)于非硼替佐米組(62.1%vs40.0%,P=0.032),但1q21擴(kuò)增組的中位PFS和中位OS均顯著低于無1q21擴(kuò)增組(15.0個(gè)月vs20.3個(gè)月;29.4個(gè)月vs44.0個(gè)月,均P<0.05)。在Du等[23]的研究中,伴或不伴1q21擴(kuò)增的患者中位PFS分別為23.1個(gè)月和37.5個(gè)月,中位OS分別為40.0個(gè)月和37.5個(gè)月,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。

在Badros等[24]進(jìn)行的PD-1單抗(PD-1抑制劑)、泊馬度胺和小劑量地塞米松為治療方案的實(shí)驗(yàn)中(中位隨訪期為15.6個(gè)月),觀察到高危細(xì)胞遺傳學(xué)MM患者(包含1q21擴(kuò)增)的中位PFS為15.1個(gè)月(95%CI9.1-17.9),低?；颊叩闹形籔FS為19.0個(gè)月(95%CI16.0-NR)。通過COX回歸分析得高危遺傳學(xué)對(duì)該治療下的PFS并沒有影響,且PD-1單抗展現(xiàn)出了以往治療方法沒有出現(xiàn)過的積極反應(yīng)。

Nemec等[25]在誘導(dǎo)化療后進(jìn)行ASCT,發(fā)現(xiàn)伴1q21擴(kuò)增的患者比無1q21擴(kuò)增的患者的疾病進(jìn)展時(shí)間(TTP)和OS更短(中位TTP:21.3個(gè)月vs32.2個(gè)月,P=0.034;中位OS:30.4個(gè)月vsNR,P<0.001)。在他另一個(gè)研究中用同樣的治療手段治療了91例MM患者,37例(40.7%)檢測(cè)到1q21擴(kuò)增,伴與不伴1q21擴(kuò)增的MM患者中位PFS分別為14.9個(gè)月和27.4個(gè)月(P=0.044),4年OS率分別為40.1%和76.2%(P=0.001)[26]。

1q21擴(kuò)增與臨床預(yù)后密切相關(guān),同時(shí)1q21擴(kuò)增拷貝數(shù)的多少與臨床預(yù)后同樣緊密相關(guān)。Varma等[27]在誘導(dǎo)化療后行ASCT,3個(gè)1q21拷貝的患者中位PFS為32.1個(gè)月,4個(gè)拷貝的中位PFS為20.0個(gè)月,PFS與拷貝數(shù)的相關(guān)性接近顯著性(HR=0.49,95% CI 0.23-1.05,P=0.06)。Yu等[12]在研究中將伴1q21擴(kuò)增的MM患者分為無、3個(gè)拷貝和≥4個(gè)拷貝三組,對(duì)照發(fā)現(xiàn)≥4個(gè)拷貝較其余兩組的OS顯著降低;伴1q21擴(kuò)增比無1q21擴(kuò)增的MM患者的PFS明顯縮短。Du等[23]將1q21的擴(kuò)增的MM患者以3個(gè)拷貝和>3個(gè)拷貝分為兩組進(jìn)行了對(duì)照分析,但并沒有發(fā)現(xiàn)兩組的預(yù)后指標(biāo)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Walker等[28]的研究新定義了一個(gè)的高風(fēng)險(xiǎn)雙重打擊的MM分組:①雙等位TP53基因缺失;②1q21擴(kuò)增≥4個(gè)拷貝。以上對(duì)于1q21擴(kuò)增數(shù)對(duì)MM患者與預(yù)后影響的研究結(jié)果有一定程度上的差異,但目前臨床經(jīng)驗(yàn)和大部分臨床研究顯示拷貝數(shù)越多的患者,預(yù)后越差。

以上研究基于不同的臨床樣本以及不同的研究方法方案,雖結(jié)果有一定差異,仍可表明目前大部分主流治療藥物及方案可以在一定程度上改善伴1q21擴(kuò)增的MM患者的預(yù)后,但都不能完全克服1q21擴(kuò)增帶來的不利影響。目前卡非佐米、CD38單抗、PD-1抑制劑以及CAR-T療法直接針對(duì)該類患者的臨床研究未見詳實(shí)數(shù)據(jù),然而復(fù)發(fā)難治的MM患者對(duì)這些新的治療方法和藥物展現(xiàn)出了積極反應(yīng),為伴1q21擴(kuò)增的高危MM患者帶來了新的希望。

3 1q21擴(kuò)增與預(yù)后相關(guān)性的分子學(xué)基礎(chǔ)

Sawyer等[29-33]研究發(fā)現(xiàn),組成1q12著絲粒區(qū)域的高重復(fù)原件的低甲基化與1q21的拷貝數(shù)異常有關(guān)。在其實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用去甲基化試劑5-氮雜胞苷分別處理了5例1q12平衡結(jié)構(gòu)重排患者和5例染色體核型正?；颊唧w外培養(yǎng)的外周血,通過G顯帶、熒光原位雜交和光譜核型分析,鑒定出其處理細(xì)胞中1q21的結(jié)構(gòu)畸變和拷貝數(shù)增加與在細(xì)胞遺傳學(xué)定義的高危疾病患者中發(fā)現(xiàn)的相似。當(dāng)1q12區(qū)域缺失或倒置時(shí),未發(fā)現(xiàn)1q21區(qū)域的擴(kuò)增;1q21拷貝≥5的病人被發(fā)現(xiàn)明顯的1q12區(qū)域的不穩(wěn)定性。新的染色體拷貝異?？梢酝ㄟ^該染色體區(qū)域與低甲基化的1q12并列造成,表觀遺傳修飾的特征是1q12著絲粒周區(qū)瞬間解聚和三徑向排布,染色體高度不穩(wěn)定性。在該類MM患者中表現(xiàn)為1q21的拷貝數(shù)增加和染色體的部分區(qū)域缺失。

1q21擴(kuò)增子是大約10-15 Mb的片段,包含大量已知或可能與疾病發(fā)病相關(guān)的候選基因[34],包括MUC1、MCL1、PDZK1、IL6R、BCL9、CKS1B、PSMD4、UBAP2L、ARNT和UBE2Q1等。

3.1 ILF2

ILF2(白細(xì)胞介素增強(qiáng)子結(jié)合因子2)是1q21區(qū)域的基因,其蛋白是參與DNA損傷修復(fù)的關(guān)鍵因子,ILF2的過表達(dá)促進(jìn)了MM細(xì)胞對(duì)基因組不穩(wěn)定的耐受性和對(duì)DNA損傷劑的抵抗[35]。ILF2參與MM細(xì)胞DNA雙鏈斷裂的同源重組,編碼NF45,其是NF90/NF110復(fù)合物的調(diào)節(jié)亞單位,參與有絲分裂調(diào)控[36]以及RNA代謝的各個(gè)環(huán)節(jié),包括轉(zhuǎn)錄、RNA運(yùn)輸、mRNA穩(wěn)定性和翻譯[37]。1q21擴(kuò)增驅(qū)動(dòng)了ILF2的過表達(dá),增強(qiáng)了關(guān)鍵的前體mRNA效應(yīng)器的穩(wěn)定性和共轉(zhuǎn)錄剪接,以應(yīng)對(duì)DNA損傷和確保細(xì)胞復(fù)制過程中有效的DNA同源重組修復(fù)。ILF2通過調(diào)節(jié)YB-1的核定位和與剪接因子U2AF65的相互作用,促進(jìn)DNA損傷后DNA修復(fù)基因的mRNA的加工和穩(wěn)定[35]。

3.2 IL-6R

IL-6(白細(xì)胞介素-6)的信號(hào)是由其受體(IL-6R)介導(dǎo)的,而IL-6R的基因位于1q21區(qū)域。IL-6具有廣泛的生理活性,在多種炎癥性疾病和惡性腫瘤中發(fā)揮重要的病理作用[38]。骨髓瘤細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞自分泌和旁分泌IL-6介導(dǎo)了MM的進(jìn)展,通過激活RAS/MEK/MAPK、JAK/STAT3和PI3K/Akt信號(hào)通路來誘導(dǎo)MM細(xì)胞的生長和存活[39]。Kim等[40]在其研究中發(fā)現(xiàn),IL-6R增高與患者的不良預(yù)后相關(guān),原因可能是IL-6R的過表達(dá)導(dǎo)致了細(xì)胞表面IL-6攝取增加,從而提高了細(xì)胞的增殖活性。

3.3 MCL-1

MCL-1(髓細(xì)胞白血病因子-1)是1q21區(qū)域上編碼的蛋白,屬于BCL-2家族蛋白。其是一種促存活蛋白(pro-survival protein),可以有效地抑制凋亡[41]。在伴1q21擴(kuò)增的MM中,MCL-1的過表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡抵抗[42]。Slomp等[41]在研究中發(fā)現(xiàn),伴1q21擴(kuò)增的MM患者總生存期和無進(jìn)展生存期更短,對(duì)MCL-1抑制劑(MCL-1i)的敏感性增高,表明MCL-1的過表達(dá)是1q21擴(kuò)增型多發(fā)性骨髓瘤預(yù)后不良的原因之一。

3.4 CKS1B

CKS1B(CDC28激酶亞基1)的基因位于1q21區(qū)域,其是正常細(xì)胞分裂和生長所必需的蛋白質(zhì)[43],在各種癌癥組織中高水平表達(dá),包括肝細(xì)胞癌、結(jié)腸癌、肺癌、口腔鱗狀細(xì)胞癌、乳腺癌等。CKS1B激活STAT3和MEK/ERK通路,通過skp2/p27Kip1依賴和非依賴途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞進(jìn)入S期,具有抗凋亡活性。Shi等[44]研究發(fā)現(xiàn),敲除CKS1B基因?qū)е翸M細(xì)胞死亡和生長抑制,再通過激活STAT3和MEK/ERK通路可以逆轉(zhuǎn)這些作用,進(jìn)一步證實(shí)該基因是影響MM預(yù)后和進(jìn)展的關(guān)鍵因素。

同時(shí),CKS1B在MM中的表達(dá)是產(chǎn)生耐藥性的關(guān)鍵因素。小泛素樣修飾蛋白NEDD8(神經(jīng)前體細(xì)胞表達(dá)發(fā)育下調(diào)蛋白8)與泛素E3連接酶(CRL)的偶聯(lián)導(dǎo)致了含有抑癌基因p27和p21的Skp1/cullin-1/F-box Skp2(SCFSkp2)底物的降解,CKS1B是CRL復(fù)合物的必需輔因子。因此,CKS1B的高表達(dá)進(jìn)一步加強(qiáng)了抑癌基因的降解,促進(jìn)細(xì)胞增殖,增強(qiáng)了對(duì)硼替佐米的耐藥性[45]。

3.5 PSMD4

PSMD4(蛋白酶體26S非ATP酶亞基4)表達(dá)對(duì)拷貝數(shù)高度敏感。Shaughnessy等[46]研究發(fā)現(xiàn),PSMD4高表達(dá)的骨髓瘤細(xì)胞蛋白酶體數(shù)量增加和部分類型的miRNAs明顯升高。高水平的miRNA可以使蛋白酶體的活性快速恢復(fù),從而提升泛素-蛋白酶體途徑降解蛋白質(zhì)的速度,降低蛋白質(zhì)載量,抑制細(xì)胞凋亡,同時(shí)可能介導(dǎo)MM患者的耐藥[47]。

3.6 BCL9

BCL9(B細(xì)胞淋巴瘤因子9)是位于1q21上的基因。Mani等[48]研究發(fā)現(xiàn),BCL9在伴1q21擴(kuò)增的MM患者細(xì)胞中異常表達(dá),其蛋白是調(diào)控腫瘤發(fā)生過程的Wnt通路的重要組成成分,BCL9增強(qiáng)了β-catenin介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性,以增加細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移潛能。研究發(fā)現(xiàn),BCL9基因敲除的異種移植鼠模型生存期顯著延長,通過下調(diào)腫瘤細(xì)胞c-Myc、cyclin D1、CD44和血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá),從而降低腫瘤負(fù)荷,抑制轉(zhuǎn)移和血管生成。

3.7 ARNT(芳香烴受體核轉(zhuǎn)運(yùn)子)

ARNT又稱缺氧誘導(dǎo)因子1β(HIF-1β),其基因位于1q21區(qū)域,是缺氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1)的重要組成成分[49]。HIF-1β通過與HIF-1α或AhR(芳香烴受體)結(jié)合調(diào)控各種生理病理過程的靶基因轉(zhuǎn)錄,且可誘導(dǎo)編碼藥物代謝酶和調(diào)控細(xì)胞增殖、分化及凋亡的基因的轉(zhuǎn)錄。在MM中,其異常表達(dá)不僅促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的抗凋亡活性,同時(shí)介導(dǎo)了對(duì)硼替佐米的耐藥[50]。

3.8 其他

Zhang等[51]研究發(fā)現(xiàn),BCAR3與1q21擴(kuò)增型的MM有一定關(guān)系,高表達(dá)BCAR3的患者預(yù)后良好,伴隨著1q21擴(kuò)增水平的升高,BCAR3的表達(dá)逐漸降低。Bolomsky等[52]發(fā)現(xiàn)胰島素樣生長因子蛋白(IGFBP7)與MM患者的不良預(yù)后有關(guān),且1q21的擴(kuò)增與IGFBP7的表達(dá)有關(guān)。

4 總結(jié)

多發(fā)性骨髓瘤異質(zhì)性強(qiáng),復(fù)發(fā)率高,目前仍被認(rèn)為是不可治愈的疾病。隨著對(duì)MM細(xì)胞的細(xì)胞遺傳學(xué)、分子生物學(xué)研究,已經(jīng)證實(shí)1q21擴(kuò)增為MM獨(dú)立的不良預(yù)后因素。該類MM患者因1q21區(qū)域ILF2、MCL1、IL6R、BCL9、CKS1B、PSMD4、ARNT等基因的異常表達(dá)和與其他分子的相互作用,表現(xiàn)出生存期更短,進(jìn)展更快,復(fù)發(fā)率更高的高危特征,1q21拷貝數(shù)越多伴隨著更差的預(yù)后。目前以硼替佐米等為代表的傳統(tǒng)一線治療方式以及自體干細(xì)胞移植可以改善患者預(yù)后,但均不能完全逆轉(zhuǎn)其不良預(yù)后,因此,優(yōu)化藥物使用組合、研發(fā)新藥物和新的治療方式十分必要。目前,以1q21區(qū)域相關(guān)基因?yàn)樾轮委煱悬c(diǎn)的藥物和治療方式相繼在MM細(xì)胞和動(dòng)物模型中取得不同成果,故將1q21擴(kuò)增異常作為疾病的風(fēng)險(xiǎn)因子以及新治療靶點(diǎn),是MM未來的研究的方向之一。