Blood | 陸道培醫(yī)院劉紅星主任團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)三段式融合基因，為開(kāi)發(fā)不典型APL治療方案指明方向！

急性早幼粒細(xì)胞白血?。ˋPL）是急性髓系白血?。ˋML）的一種特殊亞型，其疾病進(jìn)展較快，如未能得到及時(shí)干預(yù)，患者預(yù)期生存時(shí)間極短。其中，不典型APL對(duì)于經(jīng)典治療方案反應(yīng)較差，更是成為臨床實(shí)踐中的難題，如何明確其發(fā)病機(jī)制，是開(kāi)發(fā)針對(duì)性治療手段的關(guān)鍵。不久前，陸道培醫(yī)院劉紅星主任團(tuán)隊(duì)于Blood雜志（IF=21）發(fā)表了一項(xiàng)重磅研究，首度闡明了不典型APL患者中的三段式融合基因，這一成果將為未來(lái)白血病發(fā)病機(jī)制的探索與精準(zhǔn)治療方案的制定提供重要指導(dǎo)?！灸[瘤資訊】特邀劉紅星主任接受采訪，分享研究開(kāi)展初衷并剖析該研究結(jié)果的臨床意義。

劉紅星血液病學(xué)研究員、檢驗(yàn)/病理執(zhí)業(yè)醫(yī)師

北京陸道培血液病研究院執(zhí)行院長(zhǎng)
陸道培醫(yī)院病理和檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)科主任
從事血液病實(shí)驗(yàn)診斷及相關(guān)研究工作，以通訊/第一作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文140余篇
第七屆北京優(yōu)秀醫(yī)師
中國(guó)非公立醫(yī)療機(jī)構(gòu)協(xié)會(huì)病理專委會(huì)常務(wù)委員兼血液病學(xué)組組長(zhǎng)
中國(guó)醫(yī)藥衛(wèi)生文化協(xié)會(huì)實(shí)驗(yàn)診斷與社會(huì)化服務(wù)專委會(huì)常務(wù)委員
中國(guó)非公立醫(yī)療機(jī)構(gòu)協(xié)會(huì)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)專委會(huì)常務(wù)委員
中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)腫瘤基因診斷專委會(huì)委員/臨床檢驗(yàn)與伴隨診斷專委會(huì)委員/腫瘤疫苗專委會(huì)委員
北京非公立醫(yī)療機(jī)構(gòu)協(xié)會(huì)檢驗(yàn)專委會(huì)副主任委員、北京免疫學(xué)會(huì)理事等
國(guó)家病理質(zhì)控中心非公立醫(yī)療機(jī)構(gòu)組專家
《中華醫(yī)學(xué)雜志》、《白血病?淋巴瘤》、《分子診斷與治療雜志》、Proceedings of Anticancer Research 編委

典型APL治愈率已接近100%，亟需深入探索不典型患者耐藥機(jī)制

劉紅星教授：APL是一種特殊類型的白血病，其特征在于疾病進(jìn)展迅速，如患者未能得到及時(shí)干預(yù)，多在一周內(nèi)死亡。APL患者多攜帶PML::RARA融合基因，是導(dǎo)致APL發(fā)生的關(guān)鍵基因異常。自20世紀(jì)七十年代以來(lái)，張亭棟教授、王振義院士、陸道培院士、陳竺院士、陳賽娟院士等中國(guó)專家先后發(fā)現(xiàn)砷劑（包括氧化砷和硫化砷）和全反式維甲酸（ATRA）治療APL有特效。后續(xù)的研究進(jìn)一步闡明砷劑和ATRA分別通過(guò)靶向作用于PML::RARA融合蛋白的PML部分和RARA（維甲酸受體α）部分發(fā)揮治療作用。因此，含砷劑和ATRA的聯(lián)合用藥方案已經(jīng)成為APL的標(biāo)準(zhǔn)治療方案，并且獲得了極好的療效。在中國(guó)專家的努力下，APL已由最兇險(xiǎn)的白血病轉(zhuǎn)變?yōu)橹斡首罡叩陌籽?。根?jù)2023年陸道培醫(yī)院張弦主任發(fā)表的研究數(shù)據(jù)，在陸道培醫(yī)院治療的初診的經(jīng)典型（PML::RARA融合基因陽(yáng)性）的APL患者，13年總生存（OS）率已經(jīng)達(dá)到100%，這是令人非常驕傲的成果。
然而，在臨床實(shí)踐中，仍然有未能解決的問(wèn)題，例如部分患者未能得到及時(shí)診斷。此外，還有一部分患者的臨床表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)室檢查都提示為APL患者，但PML::RARA融合基因陰性，即不典型APL患者。研究已發(fā)現(xiàn)，不典型APL患者大多有其他維甲酸受體相關(guān)的融合基因，包括RARA、RARB和RARG相關(guān)的融合基因。目前已在100多個(gè)病例中報(bào)道了23種除PML::RARA之外的其他RARA融合基因，在近40個(gè)病例中報(bào)道了8種RARG融合基因。RARB融合基因的APL更少見(jiàn)，目前僅有約10例患者和2種融合基因被報(bào)道。
由于砷劑的作用靶點(diǎn)為PML::RARA融合蛋白的PML部分，因此對(duì)于未累及PML基因的不典型APL患者，砷劑可能無(wú)法起效。此外，RARA、RARB和RARG都是維甲酸受體蛋白，即ATRA的作用靶點(diǎn)。因此，對(duì)于具有這些融合基因的不典型APL患者，常會(huì)推測(cè)ATRA治療可能有效。然而在臨床實(shí)踐中，結(jié)果并非完全與猜想一致。既往已報(bào)道的臨床病例中已觀察到，約半數(shù)的不典型APL患者對(duì)ATRA治療敏感，約半數(shù)患者對(duì)ATRA耐藥，且未能發(fā)現(xiàn)確切的耐藥機(jī)制，難以進(jìn)行進(jìn)一步的探索。因此，在臨床中面臨著未被解決的難題，這部分與經(jīng)典型APL患者臨床特征相似的人群，我們無(wú)法了解哪些原因使其對(duì)ATRA治療耐藥，也無(wú)法預(yù)測(cè)可以從ATRA治療中獲益的人群特征，僅能經(jīng)驗(yàn)性采用ATRA治療，有效率難以令人滿意。這一問(wèn)題已經(jīng)成為臨床中的痛點(diǎn)。

人工融合基因悖論二十余年未得到解答，三段式融合基因?yàn)槲磥?lái)探索指名方向

劉紅星教授：二十多年前，研究者在針對(duì)不典型APL融合基因的鑒定及相關(guān)分子機(jī)制的研究中，已觀察到一個(gè)難以解釋的現(xiàn)象：即部分對(duì)ATRA治療無(wú)反應(yīng)的患者，其白血病體細(xì)胞的體外藥敏試驗(yàn)也提示對(duì)ATRA無(wú)反應(yīng)，但研究者在細(xì)胞和小鼠模型中人工模擬之前鑒定的融合基因以研究致病機(jī)制時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)人工模擬的融合蛋白對(duì)ATRA治療敏感，甚至部分研究使用“超敏感”形容模擬的融合蛋白對(duì)藥物的反應(yīng)。這一現(xiàn)象在過(guò)去二十余年間始終未能得到合理解釋。
本次研究便旨在針對(duì)這類患者探索其對(duì)ATRA耐藥的機(jī)制，并嘗試為這一二十余年的悖論給出明確答案，從分子層面解釋導(dǎo)致這部分APL患者發(fā)病的機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，在所有的RARG融合基因陽(yáng)性的不典型APL病例和約一半RARA融合基因陽(yáng)性的不典型APL病例中，其融合基因以一種此前未曾鑒定過(guò)的三段式融合形式存在。
融合基因是白血病中常見(jiàn)并且最具診斷和治療指導(dǎo)意義的一種基因異常形式，既往已經(jīng)報(bào)道上千種白血病中的融合基因，如BCR::ABL1和PML::RARA。既往報(bào)道的其他融合基因和維甲酸受體相關(guān)的融合基因皆為兩段式，即相關(guān)基因僅斷一次，形成的融合基因皆為兩段不同來(lái)源的基因序列的拼接。然而本次報(bào)道的研究發(fā)現(xiàn)，在所有的RARG融合基因陽(yáng)性病例和一部分RARA融合基因陽(yáng)性的病例中，RAR基因的頭部和尾部均發(fā)生斷裂，在形成融合基因時(shí)，頭部和尾部都發(fā)生了異常的拼接，導(dǎo)致形成了一種新形式的三段式融合基因。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析，我們發(fā)現(xiàn)三段式RAR融合基因形成時(shí)，其尾部的斷裂和丟失在導(dǎo)致最終發(fā)生APL和ATRA治療無(wú)反應(yīng)中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。這也解釋了為什么在臨床研究和體外藥敏試驗(yàn)中，這類患者對(duì)ATRA治療無(wú)反應(yīng)。
此前困擾了研究者二十余年的問(wèn)題在于：研究者在鑒定融合基因時(shí)，基本都只鑒定了RAR基因頭部的斷裂和拼接，并將這些融合基因報(bào)告為兩段式的融合基因，因此在實(shí)驗(yàn)研究時(shí)未能真正模擬患者體內(nèi)真實(shí)存在的三段式融合基因，因此導(dǎo)致與臨床觀察不符的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。基于此次研究成果，我們進(jìn)一步完善了不典型APL的融合基因鑒定，從融合基因的序列特征和蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)方面完美地解釋了這部分患者的關(guān)鍵發(fā)病和對(duì)ATRA耐藥的機(jī)制，為相關(guān)的分子機(jī)制和治療靶點(diǎn)的研究指名了正確的方向。

三段式融合基因強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)鑒定的關(guān)鍵性，為臨床實(shí)踐帶來(lái)四點(diǎn)啟示

劉紅星教授：本次研究包含了在白血病融合基因和APL研究中多個(gè)國(guó)際上領(lǐng)先的原創(chuàng)成果。首先，本次研究首次報(bào)道了三段式融合基因，且可以預(yù)測(cè)三段式融合基因不僅在不典型APL中存在，在其他白血病中也可能存在。這提醒我們對(duì)白血病融合基因的鑒定（特別是對(duì)不熟悉的新的融合基因鑒定）和研究時(shí)，應(yīng)留意對(duì)融合基因序列的全面鑒定。目前我們已經(jīng)在其他白血病中也發(fā)現(xiàn)了三段式融合基因，并在著手開(kāi)展相關(guān)的研究。
其次，本次研究首次報(bào)道了基因組中的轉(zhuǎn)座子序列參與白血病融合基因的發(fā)生。既往報(bào)道的近200例病例中，可能有大量患者為三段式融合基因，但未能得到準(zhǔn)確鑒別。其原因主要在于維甲酸受體尾部丟失后形成的融合大多由轉(zhuǎn)座子序列參與形成。轉(zhuǎn)座子序列是數(shù)千萬(wàn)年前整合到人基因組中的病毒基因序列，由于病毒基因的來(lái)源和復(fù)雜的變異機(jī)制，導(dǎo)致轉(zhuǎn)座子序列極難分析。本研究首次發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子序列通過(guò)轉(zhuǎn)座機(jī)制廣泛地參與了RAR基因尾部的斷裂和拼接。由于轉(zhuǎn)座子序列極難分析，也是之前的研究都未能有效鑒定三段式融合的主要原因。既往報(bào)道的融合基因都是人蛋白編碼基因之間的融合，主要通過(guò)染色體易位或微缺失機(jī)制導(dǎo)致。此外，本研究首次報(bào)道了人基因組中的轉(zhuǎn)座子通過(guò)轉(zhuǎn)座機(jī)制參與了融合基因的發(fā)生，揭示了一種新的融合基因形成的機(jī)制，開(kāi)啟了新的融合基因發(fā)現(xiàn)和研究的方向。
第三，這項(xiàng)研究對(duì)RARA相關(guān)不典型APL和RARG相關(guān)不典型APL中融合基因圖譜的鑒定，從三段式融合的新視角進(jìn)一步揭示了這兩組疾病的關(guān)鍵病因的相似之處，以及多處顯著不同之處，進(jìn)一步提示了不典型APL發(fā)病機(jī)制的多樣性和復(fù)雜性。為進(jìn)一步研究提示了多個(gè)新的研究方向，包括進(jìn)一步認(rèn)識(shí)三種維甲酸受體蛋白之間精細(xì)的功能調(diào)節(jié)差異，以及與生理和病理的相關(guān)性。

最后，本研究對(duì)三段式RAR融合基因?qū)TRA耐藥機(jī)制的闡明，對(duì)這部分患者的診斷和治療有直接的幫助。今后，對(duì)于鑒定為三段式RAR融合基因陽(yáng)性的患者，均應(yīng)考慮患者對(duì)ATRA耐藥，無(wú)需再嘗試使用ATRA治療，應(yīng)第一時(shí)間積極考慮其他髓系白血病的化療方案，從而避免無(wú)效用藥和延誤用藥。另一方面，這也為進(jìn)一步研究相關(guān)疾病的分子機(jī)制和治療靶點(diǎn)明確了正確的方向。