TET2突變檢測在血液腫瘤中的臨床價值

羅 婧綜述,劉立根審校

(復旦大學附屬上海市第五人民醫院血液科、復旦大學血液病研究中心,上海 200240）

1 TET2基因的起源與結構

TET家族中包括TET1、TET2及TET3。TET1位于染色體10q22,在急性髓系白血病(AML）相關的染色體易位t(10;11）(q22;q23）中作為混合性白血病(MLL）的融合配體出現在少數AML中。TET1編碼2-酮戊二酸和二價鐵離子依賴性的雙加氧酶,它們可以在胚胎干細胞中催化5-甲基胞嘧啶與5-羥甲基胞嘧啶的轉化,而這種轉化可能促進DNA的去甲基化[1]。由于TET家族的高度保守,可以推斷TET2和TET3也可能有類似作用。Tahiliani等[1]推測TET2的突變可以加強DNA甲基化,從而為突變細胞提供潛在的生長優勢,形成腫瘤。TET3位于染色體2p13.1,其功能現在還未知。

2005年,Viguie等[2]在4例AML患者中發現4q24上的基因重排,通過BAC克隆和熒光原位雜交顯示出伴有4q24斷裂點處0.5Mb的缺失區域。4例患者中一例患者同時存在T細胞淋巴瘤,因此推測缺失可能發生于早期造血干細胞。2008年,Delhommeau等[3]報道了在骨髓增殖性腫瘤(MPN）患者染色體4q24上獲得性的雜合現象缺失(LOH,loss of heterozygosity）,這也是關于TET2突變的第一次較明確的報道。TET2突變最先在 JAK2 V617F陽性的MPN患者中被發現,后來在JAK2 V617F陰性的MPN、系統性肥大細胞增多癥(SM）、急性髓系白血病(AML）和骨髓增生異常綜合征(MDS）等中也相繼被發現。

近年來TET2與血液腫瘤的關系逐漸成為人們關注的熱點?，F在TET2普遍被認為是位于染色體4q24上含11個外顯子的腫瘤抑制基因,長度為150 kb并且作為轉錄本在體內廣泛表達,特別是在髓系白血病細胞系、臍帶血的CD34+細胞和正常的粒細胞中。此外,TET2又分為很多亞型,其中包括TET2亞型A(NM 001127208 2002氨基酸）和亞型B(NM 017628 1165氨基酸）,現階段對于亞型A的研究較多。

2 TET2基因的突變類型

TET2突變的種類有缺失、插入、移碼突變、無義突變、錯義突變及鈍化等幾種類型[4,5,6]。常見的突變時移碼突變與截斷突變,多發生在外顯子3及外顯子11,導致移碼或終止密碼子改變[4]。這種改變常導致截短翻譯或潛在的腫瘤抑制蛋白的不充分表達[4,7]。所有TET2突變都發生于體細胞,而非種系(germline）突變。正是這些突變使TET2基因轉錄成無功能的TET2蛋白,從而導致腫瘤形成。

3 血液腫瘤患者TET2基因突變的檢測

Delhommeau等[8]推測MDS、MPN和AML的造血干細胞在早期階段有相同的遺傳學變異,聯合使用分子生物學、細胞遺傳學、比較基因組雜交和單核甘酸多態性分析等方法研究上述疾病中抑癌基因的共同特點,發現了這種候選的抑癌基因—TET2。Delhommeau等進一步測定了320名患者的TET2基因編碼序列,并使用體外克隆分析以及將腫瘤細胞植入小鼠體內等方法分析TET2基因缺失或突變后果。結果發現,81例MDS患者中15例(19%）、198例MPN患者中24例(12%）(有或無JAK2V617F突變）,21例繼發性AML中5例(24%）,9例慢性粒單核細胞白血病患者中2例(22%）存在有TET2基因缺陷。TET基因缺陷存在于造血干細胞中,而且分析發現有5例MPN患者的TET2基因缺陷先于JAK2 V617F突變。

隨后有研究報道,10%-20%的MDS、MPN、繼發性AML和慢性粒單核細胞白血病存在TET2突變[9]。TET2突變被發現存在于各類AML的亞型中,也可以與以往報道的致癌基因(如JAK2、FLT3及RAS）共存于同一患者[10]。

Kosmider等[11]收集88例慢性粒單核細胞白血病(CMML）慢性期患者和14例確診CMML后發生急變的患者的血標本和骨髓細胞,發現在88例慢性期CMML患者中有44例檢測到TET2突變。隨后,該研究小組在96例MDS患者中也發現23%患者存在TET2突變。[5]

Tefferi等[7]報道,在SM患者中TET2有著更高的突變頻率。Tefferi等用高通量DNA序列分析48例SM患者骨髓DNA,其中包括42例符合系統性肥大細胞增多癥WHO 2008診斷標準的患者和6例有FIP1L1-PDGFRA融合基因的患者。結果發現,12例(29%）SM患者存在TET2突變,6例FIP1L1-PDGFRA患者均未檢測到TET2突變[12]。

Ce′cile Saint-Martin[13]研究分析了來自42個家庭中的 61例MPN病人的 TET2基因突變,12例(20%）JAK2V617F陽性或陰性的病人中發現了15個明顯突變。Langemeijer等[14]通過SNP微列分析發現在MDS患者中4q的反復缺失及雜合體型無功能拷貝的缺失,并對102例MDS患者進行的序列分析顯示,有26%的病例發生了TET2突變。Abedl-Wahab等[15]發現在91例AML患者中12%突變。Metzeler等[16]檢測了427例細胞遺傳學正常的原發AML患者,104例患者發生141個突變,突變陽性率為23%。

表1 幾種常見血液腫瘤患者TET2突變的檢測結果

4 TET2基因的作用機制

TET2被發現高表達于正常CD34(+）祖細胞、粒細胞、單核細胞、淋巴細胞、NK細胞和紅系前體細胞,并且在AML細胞系的粒系分化加強時出現增量調節,這與TET2在正常髓系造血過程中的作用類似[17]。Acquaviva等[18]推測TET2的失活可能使得早期造血干細胞及骨髓細胞分化過程失控,從而造成一系列后果。目前認為,TET2基因編碼的TET2蛋白可阻止細胞不可控的生長,從而阻止腫瘤形成。因此TET2突變通過不同方式使TET2蛋白成為一種無功能的蛋白,而這些無功能的TET2蛋白可能導致造血干細胞不可控的生長及分化。

5 TET2基因檢測在各血液腫瘤中的臨床價值

5.1 TET2與MDS

目前為止,TET2是MDS中發現的突變最頻繁的基因。Langemeijer等[14]采用SNP陣列的基因組分析和基因組測序對102例MDS患者進行研究,其中26%的患者出現TET2基因的缺失、錯義、無義突變,進一步利用等位基因分析在大多數骨髓細胞中檢測到TET2突變(中位數96%）。TET2突變還被發現在各種不同分化譜系中,其中包括CD34+祖細胞,表明TET2突變發生在疾病演化的早期。Flach等[19]報道一組RARS-T的患者中TET2的突變發生率為26%。

Kosmider等[5]的研究納入了96例MDS患者,發現22例(22.9%）患者存在各種形式的TET2突變。進一步預后分析發現,突變患者5年生存率為76.9%,而無突變患者為18.3%。Cox比例風險模型中無TET2突變患者危險度增至4.1倍。TET2突變發生在國際預后評分系統(IPSS）定義的所有亞型中,并且在低危(41%）和中危I(27%）組中比中危II(13%）和高危(14%）組中出現的頻率要高。然而,TET2在多系列細胞減少和原始細胞增多的病例中出現的并不頻繁。Kosmider等[5]分析發現無突變患者的五年總生存率和三年無病生存率分別為18%和64%,顯著低于突變者的77%和89%,表明TET2突變是MDS預后良好的指標之一。

5.2 TET2與CMML

Tefferi等[7]和Delhommeau等[8]報道在CMML中TET2的突變率為15%-22%,Kosmider等[11]報道的突變率則高達50%。Kosmider等進一步分析初診患者TET2突變的檢出率為42%(18/43）,疾病進展期患者檢出率為58%(26/45）,且與患者生存率較低有關;對符合WHO 2008 CMML-1的患者29例進行分析,存在TET2突變的患者生存率低于無突變患者,其差異具有統計學意義。因此,TET2突變在CMML患者中較在其他造血系統疾病亞群中更為常見,并且是患者預后不良的影響因素。在已經觀察到的系統性肥大細胞增多癥的患者中TET2基因的改變和單核細胞增多之間具有聯系,這可以表明在單核細胞譜系的分化控制上TET2基因發揮負性作用[11],這也許是TET2影響CMML的機制。

5.3 TET2與AML

AML可以是原發的,也可以由MDS、MPN或其他血液疾病轉化而來。TET2是位于染色體4q24的斷裂點,而這個斷裂點也同時包括許多其他AML相關的染色體改變,如t( 3;4）(q26;q24）,t(4;5）(q24;p16）,t(4;7）(q24;q21）和 del(4）(q23q24）[4],因此或者可以推斷TET2突變與AML的發生具有一定的相關性。

在MDS導致的繼發性AML,Tefferi等[7]發現7例MDS轉化AML患者中有3例存在TET2突變,Delhommeau等[8]報道了21例MDS轉化AML患者中TET2突變率為24%。

Abdel-Wahab[20]等分析了63例由MPN轉化的AML患者,TET2突變率為26.3%,與MDS轉化AML和原發AML之間沒有明顯差別。將每例患者MPN慢性期與繼發AML期配對研究發現,5例JAK2 V617F陽性患者TET2突變出現在繼發的AML期而不出現在與MPN慢性期,其中2例在繼發AML期JAK2 V617F轉為陰性,也發現了JAK2/TET2野生型的MPN患者轉變成為了JAK2野生型/TET2突變型的AML。因此,作者認為TET2突變可在MPN向白血病轉化的過程中獲得,此與Delhommeau等[8]認為在MPN的發病機理中TET2是先于JAK2 V617F獲得的說法剛好相反。Couronne等[21]的研究數據顯示并不是所有繼發于JAK2 V617F陰性MPN的AML患者能夠檢測到TET2突變,與Abdel-Wahab等的發現一致,提示TET2突變可以同其他突變一起導致不依賴于JAK2 V617F的AML。

Abdel-Wahab等[15]檢測了原發和繼發AML患者93例,TET2突變率為12%,8例突變患者5年總生存率顯著低于無突變患者。該組研究突變患者僅8例,尚需要大樣本的研究進一步證實。

Klaus等[16]對細胞遺傳學正常的原發急性髓系白血病(CN-AML）患者基因序列進行分析后發現,有23%的患者存在TET2突變,并且與野生型TET2患者相比,這種突變與年齡(P＜0.001）和治療前的高白細胞計數有關(P＜0.04）。根據歐洲白血病網分類,在有CEBPA突變和(或）NPM1突變,但無FLT3-ITD的CN-AML患者中(預后良好組）,有TET2突變者比TET2野生型患者有相對低的無事件生存(P＜0.01）和無病生存(P=0.03）,同時也具相對低的完全緩解率與總生存率。而在野生型CEBPA、野生型NPM1和(或）FLT3-ITD的CN-AML患者中(中危組）,TET2突變與否和患者預后無明顯相關。這表明在CN-AML預后良好組中,TET2突變的檢測對患者預后的判斷有一定價值。

5.4 TET2與MPN

MPN是一組造血干細胞腫瘤增殖性疾病,它包括特發性血小板增多癥(ET）、真性紅細胞增多癥(PV）和原發性骨髓纖維化(PMF）。這些疾病的共同特點是骨髓細胞的過度增生,并且高風險向AML轉化。Delhommeau[8]等報道有或無 JAK2V617F突變198例MPN患者有24例(12%）出現TET2突變,發現MPN的不同亞型和不同階段TET2突變的頻率明顯不同。研究數據還顯示ET患者的TET2突變率較低,可能與本病發病年齡相對小有關。

Tefferi[4]等評估239例BCR-ABL1陰性的MPN,如 PV、ET、PMF、繼發PMF 及幼稚細胞期的 MPN,發現TET2突變率為13%,且突變在大于等于60歲以上老年人為23%,要遠高于其在年輕人中的突變率(4%）。

MF患者在診斷后的第一個10年向AML轉化的發生率為8%-23%,PV和ET患者診斷后18年內向AML轉化率為4%-8%,且普遍預后不佳。Abdel-Wahab等[15]認為MPN向AML轉變與TET2突變的獲得有關,其中14例此類患者中有6例發生了突變。

5.5 TET2與系統性肥大細胞增多癥(SM）

SM是一種皮膚、骨骼、淋巴結、內臟及單核-巨噬細胞系統中肥大細胞異常增生為特征的較少見的疾病。根據肥大細胞侵犯的器官不同,臨床上可分為皮膚受累型、皮膚及骨骼受累型、骨骼/肝脾淋巴結受累型及肥大細胞增生癥合并肥大細胞性白血病四種類型。

Tefferi等[12]用高通量DNA序列分析了48例SM患者的骨髓DNA,其中包括42例符合WHO 2008診斷標準的患者和6例有FIP1L1-PDGFRA融合基因的患者。12例(29%）SM患者存在TET2突變,FIP1L1-PDGFRA陽性患者未發現TET2突變。多變量分析顯示TET2突變與單核細胞增多和女性兩個因素有關。Tefferi還發現在大多數受侵襲的患者中,KIT D816V可能需與TET2突變共同決定表型遺傳,兩者相互獨立影響臨床表型,為TET2突變和單核細胞增多之間驚人的聯系提供了強有力的論據[11]。

5.6 TET2與家族性骨髓增殖性腫瘤

家族性骨髓增殖性腫瘤具有家族集聚發病的特點,已經發現的JAK2 V617F突變不能解釋在家族性骨髓增殖性腫瘤中出現的表型差異。Saint-Martin等[13]研究分析來自42個家族61例MPN患者TET2基因突變,12例JAK2 V617F陽性或陰性的患者中發現了15個明顯突變。對一例有兩個TET2突變患者不同階段選取的五個樣本分析顯示JAK2 V617F和TET2突變在疾病演化過程中伴隨出現。家族分離分析證實,TET2突變并非遺傳而是后天獲得的。家族性MPN患者與散發MPN患者的TET2突變頻率和突變類型相似,且家族性MPN中不出現表型分離。因此,對于家族性骨髓增殖性腫瘤TET2的檢測還有待于進一步研究。

5 結語

綜上所述,TET2基因突變頻繁的出現在各種髓系腫瘤中,與疾病的發生和預后相關。TET2突變是MDS的一個獨立的有利預后指標,對于CMML患者則為預后不良的指標,在有CEBPA突變和(或）NPM1突變但無FLT3-ITD的CN-AML患者提示著不良預后。TET2突變對SM的表型有相對獨立的影響,但對SM預后影響仍有待研究。

[1]Tahiliani M,Koh KP,Shen Y,et al.Conversion of 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosine inmammalian DNA by MLL partner TET1[J].Science,2009,324(5929）:930.

[2]Viguie F,Aboura A,Bouscary D,et al.Common 4q24 deletion in four cases of hematopoietic malignancy:early stem cell involvement[J].Leukemia,2005,19:1411.

[3]Delhommeau F,Dupont S,James C,et al.TET2 is a novel tumor suppressor gene inactivated in myeloproliferative neoplasms:identi?cation of a pre-JAK2V617F event.ASH AnnuMeet Abstr2008;112:lba-lb3.Latebreaking abstract.

[4]Tefferi A,Pardanani A,Lim KH,et al.TET2 mutations and their clinical correlates in polycythemia vera,essential thrombocythemia andmyelofibrosis[J].Leukemia,2009,23:905.

[5]KosmiderO,Gelsi-Boyer V,Cheok M,et al.TET2mutation is an independent favorable prognostic factor in myelodysplastic syndromes(MDS）[J].Blood,2009,114:3285.

[6]Saint-Martin C,Leroy G,Delhommeau F,et al.Analysis of the ten-eleven translocation 2(TET2）gene in familial myeloproliferative neoplasms[J].Blood,2009,114:1628.

[7]Tefferi A,Lim K-H,Abdel-Wahab O,et al.Detection of mutant TET2 in myeloid malignancies other than myeloproliferative neoplasms:CMML,MDS,MDS/MPN and AML[J].Leukemia,2009,3:1343.

[8]Delhommeau F,Dupont S,Della Valle V,et al.Mutation in TET2 in myeloid cancers[J].N Engl J Med,2009,360(22）:2289.

[9]Ross L.Levine,Martin Carroll,et al.A Common Genetic Mechanism in Malignant Bone Marrow Diseass[J].N Engl J Med,2009,360(22）:2355.[10]Ross L.Levine.Mechanisms of mutations inmyeloproliferative neoplasms[J].Best Pract Res Clin Haematol,2009,(22）:489 494.

[11]Kosmider O,Gelsi-Boyer V,Ciudad M,et al.TET2 gene mutation is a frequent and adverse event in chronic myelomonocytic leukemia[J].Haematologica,2009,94(12）:1676.

[12]Tefferi A,Levine RL,Lim,K-H,et al.Frequent TET2 mutations in systemic mastocytosis:clinical,KITD816V and FIP1L1-PDGFRA correlates[J].Leukemia,2009,23:900.

[13]Saint-Martin C,Leroy G,Delhommeau F,et al.Analysis of the Ten-Eleven Translocation 2(TET2）gene in familial myeloproliferative neoplasms[J].Blood,2009,114:1628.

[14]Langemeijer SM,Kuiper RP,Berends M,et al.Acquired mutations in TET2are common in myelodysplastic syndromes[J].Nat Genet,2009,41:838.

[15]Abdel-WahabO,Mullally A,Hedvat C,et al.Genetic character-ization of TET1,TET2,and TET3 alterations in myeloid malignancies[J].Blood,2009,114:144.

[16]Metzeler KH,Maharry K,RadmacherMD,et al.TET2Mutations Improve the New European Leukemia Net Risk Classification of Acute Myeloid Leukemia A Cancer and Leukemia Group B Study[J].J Clin Oncol,2011,29(10）:1373.

[17]Langemeijer SMC,Kuiper RP,Berends M,et al.Acquired mutations in TET2are common in myelodysplastic syndromes[J].Nature Genetics,2009,41(7）:838.

[18]Acquaviva C,Gelsi-Boyer V,Birnbaum D.Myelodysplastic syndromes:lost between two states?[J].Leukemia,2010,24:1.

[19]Flach J,Dicker F,SchnittgerS,et al.Mutations of JAK2 and TET2,but not CBL are detectable in a high portion of patientswith refractory anemia with ring sideroblasts and thrombocytosis[J].Haematologica,2010,95(3）:518.

[20]Couronne L,Lippert E,Andrieux J,et al.Analyses of TET2 mutations in post-myeloproliferative neoplasm acute myeloid leukemias[J].Leukemia,2010,24(1）:201.

[21]Abdel-Wahab O,Manshouri T,Patel J,et al.Genetic Analysis of Transforming Events That Convert Chronic Myeloproliferative Neoplasms to Leukemias[J].Cancer Res,2010,70(2）:447.