Blood | 陸道培醫院劉紅星主任團隊發(fā)現三段式融合基因，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，患者預期生存時(shí)間極短。其中，不典型APL對于經(jīng)典治療方案反應較差，更是成為臨床實(shí)踐中的難題，如何明確其發(fā)病機制，是開(kāi)發(fā)針對性治療手段的關(guān)鍵。不久前，陸道培醫院劉紅星主任團隊于Blood雜志（IF=21）發(fā)表了一項重磅研究，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)病機制的探索與精準治療方案的制定提供重要指導?！灸[瘤資訊】特邀劉紅星主任接受采訪(fǎng)，分享研究開(kāi)展初衷并剖析該研究結果的臨床意義。

劉紅星血液病學(xué)研究員、檢驗/病理執業(yè)醫師

北京陸道培血液病研究院執行院長(cháng)
陸道培醫院病理和檢驗醫學(xué)科主任
從事血液病實(shí)驗診斷及相關(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)秀醫師
中國非公立醫療機構協(xié)會(huì )病理專(zhuān)委會(huì )常務(wù)委員兼血液病學(xué)組組長(cháng)
中國醫藥衛生文化協(xié)會(huì )實(shí)驗診斷與社會(huì )化服務(wù)專(zhuān)委會(huì )常務(wù)委員
中國非公立醫療機構協(xié)會(huì )檢驗醫學(xué)專(zhuān)委會(huì )常務(wù)委員
中國抗癌協(xié)會(huì )腫瘤基因診斷專(zhuān)委會(huì )委員/臨床檢驗與伴隨診斷專(zhuān)委會(huì )委員/腫瘤疫苗專(zhuān)委會(huì )委員
北京非公立醫療機構協(xié)會(huì )檢驗專(zhuān)委會(huì )副主任委員、北京免疫學(xué)會(huì )理事等
國家病理質(zhì)控中心非公立醫療機構組專(zhuān)家
《中華醫學(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制

劉紅星教授：APL是一種特殊類(lèi)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，多在一周內死亡。APL患者多攜帶PML::RARA融合基因，是導致APL發(fā)生的關(guān)鍵基因異常。自20世紀七十年代以來(lái)，張亭棟教授、王振義院士、陸道培院士、陳竺院士、陳賽娟院士等中國專(zhuān)家先后發(fā)現砷劑（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的標準治療方案，并且獲得了極好的療效。在中國專(zhuān)家的努力下，APL已由最兇險的白血病轉變?yōu)橹斡首罡叩陌籽?。根?023年陸道培醫院張弦主任發(fā)表的研究數據，在陸道培醫院治療的初診的經(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和實(shí)驗室檢查都提示為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，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，對于具有這些融合基因的不典型APL患者，常會(huì )推測ATRA治療可能有效。然而在臨床實(shí)踐中，結果并非完全與猜想一致。既往已報道的臨床病例中已觀(guān)察到，約半數的不典型APL患者對ATRA治療敏感，約半數患者對ATRA耐藥，且未能發(fā)現確切的耐藥機制，難以進(jìn)行進(jìn)一步的探索。因此，在臨床中面臨著(zhù)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ATRA治療耐藥，也無(wú)法預測可以從ATRA治療中獲益的人群特征，僅能經(jīng)驗性采用ATRA治療，有效率難以令人滿(mǎn)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，三段式融合基因為未來(lái)探索指名方向

劉紅星教授：二十多年前，研究者在針對不典型APL融合基因的鑒定及相關(guān)分子機制的研究中，已觀(guān)察到一個(gè)難以解釋的現象：即部分對ATRA治療無(wú)反應的患者，其白血病體細胞的體外藥敏試驗也提示對ATRA無(wú)反應，但研究者在細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制時(shí)，卻發(fā)現人工模擬的融合蛋白對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藥物的反應。這一現象在過(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這類(lèi)患者探索其對ATRA耐藥的機制，并嘗試為這一二十余年的悖論給出明確答案，從分子層面解釋導致這部分APL患者發(fā)病的機制。研究發(fā)現，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意義的一種基因異常形式，既往已經(jīng)報道上千種白血病中的融合基因，如BCR::ABL1和PML::RARA。既往報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。然而本次報道的研究發(fā)現，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)現三段式RAR融合基因形成時(shí)，其尾部的斷裂和丟失在導致最終發(fā)生APL和ATRA治療無(wú)反應中發(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中，這類(lèi)患者對ATRA治療無(wú)反應。
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告為兩段式的融合基因，因此在實(shí)驗研究時(shí)未能真正模擬患者體內真實(shí)存在的三段式融合基因，因此導致與臨床觀(guān)察不符的實(shí)驗結果?；诖舜窝芯砍晒?，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構生物學(xué)方面完美地解釋了這部分患者的關(guān)鍵發(fā)病和對ATRA耐藥的機制，為相關(guān)的分子機制和治療靶點(diǎn)的研究指名了正確的方向。

三段式融合基因強調精準鑒定的關(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)國際上領(lǐng)先的原創(chuàng )成果。首先，本次研究首次報道了三段式融合基因，且可以預測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。這提醒我們對白血病融合基因的鑒定（特別是對不熟悉的新的融合基因鑒定）和研究時(shí)，應留意對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)現了三段式融合基因，并在著(zhù)手開(kāi)展相關(guān)的研究。
其次，本次研究首次報道了基因組中的轉座子序列參與白血病融合基因的發(fā)生。既往報道的近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座子序列參與形成。轉座子序列是數千萬(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)源和復雜的變異機制，導致轉座子序列極難分析。本研究首次發(fā)現轉座子序列通過(guò)轉座機制廣泛地參與了RAR基因尾部的斷裂和拼接。由于轉座子序列極難分析，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制導致。此外，本研究首次報道了人基因組中的轉座子通過(guò)轉座機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制，開(kāi)啟了新的融合基因發(fā)現和研究的方向。
第三，這項研究對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(zhù)不同之處，進(jìn)一步提示了不典型APL發(fā)病機制的多樣性和復雜性。為進(jìn)一步研究提示了多個(gè)新的研究方向，包括進(jìn)一步認識三種維甲酸受體蛋白之間精細的功能調節差異，以及與生理和病理的相關(guān)性。

最后，本研究對三段式RAR融合基因對ATRA耐藥機制的闡明，對這部分患者的診斷和治療有直接的幫助。今后，對于鑒定為三段式RAR融合基因陽(yáng)性的患者，均應考慮患者對ATRA耐藥，無(wú)需再?lài)L試使用ATRA治療，應第一時(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)疾病的分子機制和治療靶點(diǎn)明確了正確的方向。