免疫球蛋白輕鏈型淀粉樣變性的細胞遺傳學特征及預后

賈雙雙,徐 莉,唐海龍,褚玉平,劉 驍,高廣勛

(空軍軍醫大學第一附屬醫院血液內科,西安 710032;*通訊作者,E-mail:gaoguangxun@fmmu.edu.cn)

免疫球蛋白輕鏈型淀粉樣變性(immunoglobulin light chain amyloidosis,AL amyloidosis),簡稱AL淀粉樣變,是一種由免疫球蛋白輕鏈(LC)錯誤折疊引起的罕見克隆性漿細胞疾病,其發病機制是LC以淀粉樣蛋白原纖維的形式沉積在多個器官的細胞外基質中,并在其中形成有害的蛋白質聚集體,導致細胞死亡和器官功能障礙[1]。近年來,AL淀粉樣變的細胞遺傳學特征受到越來越多的關注,但鑒于該病的罕見性及骨髓中較低的克隆性漿細胞百分比[2-4],針對產生淀粉樣蛋白的漿細胞的細胞遺傳學特征尚無系統報道,故在此對其進行綜述,以期為AL淀粉樣變細胞遺傳學的進一步研究及AL淀粉樣變患者的精準治療提供線索。

1 細胞遺傳學特征

1.1 染色體畸變及拷貝數畸變

1.1.1 染色體畸變 染色體畸變是AL淀粉樣變的一個重要細胞遺傳學特征,在絕大多數患者中均可檢測到。最常見的染色體畸變是涉及14q32染色體上IgH重鏈基因座的易位,其中發生頻率最高的為t(11;14),而t(4;14)和t(14;16)卻很少檢出[5-10]。其他常見畸變包括染色體13單體/13q缺失,染色體9、15、11、3三體,11q23擴增,13q14缺失,1q21擴增及19q13擴增等[5,6]。在Warsame等[6]對401例AL淀粉樣變患者進行的研究中,t(11;14)發生率為43%,t(14;16)和t(4;14)分別為3%和2%;染色體13單體或13q缺失占30%;染色體9、15、11、3三體分別占20%,14%,10%和10%。較罕見的染色體畸變包括超二倍體、染色體四體、某些MM相關高危畸變[如del 17p、t(14;16)、t(14;20)]及染色體8p21缺失等[5-7]。

目前AL淀粉樣變的治療方案大多衍生于多發性骨髓瘤,但療效并不完全契合,這與二者不同的細胞遺傳學特征具有很大關系,具體分布差異如下[5-7,10,11]:單純AL淀粉樣變患者的t(11;14)發生率明顯高于多發性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)患者,其中t(11;14)在AL淀粉樣變中發生率為39%-53%,但在MM中發生率僅為15%-20%。此外,Kobayashi等[12]的回顧性研究(40例)發現不伴MM的AL淀粉樣變患者也比同時患有MM的AL淀粉樣變患者的t(11;14)發生率高。超二倍體在AL淀粉樣變中發生率(4%-11%)遠低于在MM中的發生率(50%);del 17p和t(4;14)在AL淀粉樣變中發生率分別為0-2%和0-4%,均低于在MM中發生率(分別為10%和15%)。

1.1.2 拷貝數畸變 既往染色體異常多采用熒光原位雜交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技術檢測,但相較于全基因組拷貝數陣列分析,FISH對于染色體整體和部分異常現象的區分不夠敏銳。Granzow等[13]首次利用全基因組拷貝數陣列分析了118例AL淀粉樣變患者的拷貝數變化,檢測到:最常見的擴增是染色體1q(36%,包括一個1號染色體三體),其次是9號染色體三體(24%)和染色體臂11q(24%),發生頻率較低的是19號染色體三體(15%),15號(14%),5號(14%),18號(13%)和11號(11%)的染色體三體。

最常見的缺失是13號染色體(40%),其中70%的患者表現為單體,而30%的患者僅表現為13號染色體部分缺失。最常見的染色體區域是13q21.32-q21.33(chr13:67 533 438-70 847 141),占88%。該區域僅包含兩個基因:原鈣黏蛋白9(protocadherin 9,PCDH9)和長鏈非編碼RNA LINC00550(long intergenic non-coding RNA550)。其次是14號染色體(25%),與13號染色體相反,僅23%的患者表現為單體,其余77%為部分缺失。染色體14q部分缺失的最小共有區域是14q24.1-q31.1(chr14:69 416 523-82 198 988),跨越14 Mb,包含122個基因。受缺失影響較小的染色體區域位于染色體16q(14%),6q(10%)和8p(8%)。

1.1.3 聚類分析 Bochtler等[7]應用致癌樹模型比較了AL淀粉樣變(246例)和MGUS/MM(180例)兩組患者的染色體畸變聚類情況,該模型將6個主要的染色體畸變納入分析,最終將AL淀粉樣變分為以下4個亞組:①t(11;14);②伴有未知伴侶的IgH易位(IgH translocation with an unknown partner);③超二倍體(HD)/1q21擴增;④攜帶13q14缺失/t(4;14)的非超二倍體(NHD)。

在伴有11q23擴增的AL淀粉樣變患者組中,可觀察到兩組細胞遺傳學異常特征:t(11;14)陽性攜帶者和超二倍體核型攜帶者[7]。與MM相一致[14,15],超二倍體和“主要”的IgH易位t(11;14)具有較強的負相關性,但這種反向關聯不適用于伴有未知伴侶的IgH易位即“次要”的IgH易位,后者在超二倍體組和非超二倍體組之間均等分布[7,13]。

盡管AL淀粉樣變組和MGUS/MM組的致癌樹模型具有很高的重疊性,但在AL淀粉樣變組中1q21擴增與超二倍體相關;而在MGUS/MM組中1q21擴增則與攜帶13q14缺失/t(4;14)的非超二倍體(NHD)相關[7],后者在先前的研究中同樣可以觀察到[5,16,17]。

1.2 克隆異質性

目前已有很多研究者關注克隆內遺傳異質性對于血液系統惡性腫瘤發展中的基因克隆演化及預后的相關影響[18-20]。存在于主要克隆中的細胞遺傳學畸變被認為構成了腫瘤發生根源上早期的、可能與起始相關的事件,而僅在亞克隆大小中可檢測到的細胞遺傳學異常被認為是疾病較晚階段的、可能與進展相關的事件。

Bochtler等[18]比較了AL淀粉樣變(544例)和非AL淀粉樣變的漿細胞疾病(519例)兩組的克隆和亞克隆組成情況,發現在AL淀粉樣變組中,IgH易位大多數情況下作為主要克隆,只有在極少數情況下作為亞克隆,t(11;14)尤為明顯。超二倍體也是主要的克隆畸變。這再次表明超二倍體與t(11;14)作為漿細胞發育不良的兩個主要遺傳分支的概念在AL淀粉樣變中同樣適用[7,21]。唯一在亞克隆中出現頻率比主克隆更高的畸變是17p13缺失,8p21缺失和1q21擴增也是頻繁出現的亞克隆畸變。此外,兩組中均發現t(11;14)作為主要克隆畸變時與總體較低的亞克隆發生率相關,而超二倍體作為主要克隆畸變時增加了亞克隆發生的可能性。

1.3 基因突變

最近一項針對AL淀粉樣變患者(48例)基因突變情況的研究[22]顯示,AL淀粉樣變患者中位突變負荷為每百萬堿基1.2個,與MM[23]相比,該負荷很低,從突變的角度來看,AL淀粉樣變的遺傳狀況相對較穩定。

在接受全外顯子測序(whole exome sequencing,WES)的10名AL淀粉樣變患者樣本中鑒定出1 796個體細胞點突變,其中39.7%位于內含子區域,29.4%位于基因間區,19.2%位于編碼DNA序列區域。非同義突變的數量是同義突變的數量的3.3倍,平均頻率為每百萬個堿基0.8個(范圍:0.1-2.1)。突變譜分析表明,C>T/G>A突變是樣品中的主要突變,其次是T>C/A>G。在體細胞的非沉默的蛋白編碼基因突變中,發現4個顯著突變基因(significantly mutated genes,SMGs)影響NF-κB途徑:DUSP2,NFKBIA,KRAS和BIRC3,表明NF-κB信號通路在AL淀粉樣變發病機制中的重要性。

靶向基因測序(targeted gene sequencing,TGS)結果顯示85%的患者至少存在一種突變,每位患者的中位突變頻率為3個突變(范圍:0-13)。最常見的突變基因是IGLL5,可在8名(n=48)患者中發現,其次是ASCC3在7名患者(n=48)中發現。通過TGS檢測及Sanger測序驗證鑒定出4個重現性突變:ASB15(c.844C>T),ASCC3(c.1595A>G),HIST1H1E(c.311C>T)和KRAS(c.35G>A),其中前3個突變與總體生存期(OS)較短有關[22]。

總之,相較于MM,AL淀粉樣變具有更高的t(11;14)發生率和更低的超二倍體發生率,且亞克隆形成率及基因突變負荷均較低。AL淀粉樣變相對穩定的遺傳狀況也是其早期并不需要臨床干預的原因之一,但如何選擇恰當的干預時間點仍存在爭議。當AL淀粉樣變患者細胞遺傳學特征發生變化時,或許可以為我們早期提示疾病進展,以便及時干預。

2 細胞遺傳學與臨床特征的相關性

2.1 細胞遺傳學與臨床表現相關

AL淀粉樣變的臨床表現是由輕鏈的淀粉樣蛋白生成特性決定的,而不是由核型不穩定性本身所決定[5,8]。研究發現染色體畸變并不直接導致淀粉樣變性,細胞遺傳學特征與臨床參數的相關性較低[5],僅觀察到t(11;14)患者中男性比例較多[24],而超二倍體與高齡相關,但與AL淀粉樣變中的受累器官數量類型無關[7,13]。

免疫球蛋白輕鏈可變區(light chain variable region,IGVL)基因與器官受累關系密切[25]。Lambda基因中,LV6-57患者更易腎臟受累;LV3-01患者很少會出現心臟和腎臟受累;LV2-14患者更傾向于周圍神經受累、檢測到完整的循環免疫球蛋白和較低的血清游離輕鏈差值(free light chain difference,dFLC)水平;LV1-44患者更易心臟受累。Kappa基因中,KV1-33患者更易肝臟受累,有較高的循環dFLC水平KV1-05與總生存期(overall survival, OS)較差有關,但與心臟事件無關。

2.2 細胞遺傳學與淀粉樣變血液學指標的相關性

AL淀粉樣變有兩個較為顯著的標志:缺乏完整的免疫球蛋白、λ輕鏈限制占主導地位。t(11;14)對前者貢獻很高,因其發生頻率最高,且與免疫固定電泳中缺乏完整的免疫球蛋白顯著相關[5,24],但t(11;14)無法解釋λ輕鏈型的高發。相反,在t(11;14)陽性患者中,κ輕鏈型患者的t(11;14)比率甚至比λ輕鏈型患者略高(57%vs41%)[5],且t(11;14)陽性患者較陰性患者的κ/λ值大[24]。t(11;14)與骨髓漿細胞比例的關系在多個研究中結果并不一致[5,6,10],仍需進一步證實。

1q21擴增是唯一與λ輕鏈限制相關的染色體畸變[5,18],且與完整免疫球蛋白相關[24],這一點與t(11;14)相反。此外,1q21擴增與較高的漿細胞比例和dFLC 180 mg/L臨界值相關(1q21擴增的患者中dFLC≥180 mg/L者占較高比例)[5,24]。

其他細胞遺傳學異常與血液學相關參數的關系如下:超二倍體患者更易檢測到完整免疫球蛋白,且和κ輕鏈限制及較高的骨髓漿細胞比例相關[7]。而11q23擴增與κ輕鏈限制及較高的漿細胞比例相關,染色體13單體或13q缺失與高NT-proBNP獨立相關,也與較高的漿細胞比例有關[6,10,18]。Del 17p以及三體的存在均與骨髓漿細胞比例增多有關[6,26](見圖1)。

圖中僅t(11;14)與完整免疫球蛋白之間的連線關系為(-)，表示負相關，余連線均表示正相關圖1 細胞遺傳學異常與AL淀粉樣變血液學相關參數的關系

3 細胞遺傳學與臨床預后的相關性

3.1 t(11;14)

在未對治療因素進行分層之前,t(11;14)被認為是AL淀粉樣變的不良預后因素[6,10]。隨著治療方案的多樣化,t(11;14)體現出對預后獨特的影響。

基于硼替佐米或免疫調節劑(immunomodulatory drugs,IMiD)方案治療時,t(11;14)患者有著較低的≥VGPR率和較差的OS[26]。尤其硼替佐米治療的患者中,t(11;14)是血液學無事件生存率(hematologic event-free survival,hem EFS)和OS的獨立不良預后指標,危險比(hazard ratio,HR)分別為2.94和3.13[27]。但t(11;14)對硼替佐米治療的患者的不利影響似乎僅在伴有其他預后良好因素亞組(如年齡<65歲,受累器官數量為1-2個,較低dFLC水平,梅奧2004分期為1-2期等)中出現[26];而在臨床特征和心臟生物標志物預后不良的患者中,t(11;14)的存在并不會導致經硼替佐米治療患者預后的進一步惡化。且Warsame等[6]的發現與此相一致,t(11;14)在腫瘤負荷較低(骨髓漿細胞增多<10%)(預后良好因素)的AL淀粉樣變患者中為獨立不良預后因素。

而基于馬法蘭或ASCT治療的患者中,t(11;14)陽性與陰性組之間的≥VGPR率無顯著差異[24,26],另一項研究[28]提示,大劑量馬法蘭治療后t(11;14)陽性患者的完全緩解(complete response,CR)率高于陰性患者。針對總生存期(overall survival,OS),Muchtar等[26]的研究顯示接受基于馬法蘭或ASCT治療后t(11;14)陽性與陰性患者OS無顯著差異,另外兩項對于接受馬法蘭和地塞米松治療的AL淀粉樣變患者的研究[24,28]均顯示經治療后t(11;14)陽性患者獲得更優的EFS和OS。因此,馬法蘭或ASCT治療或許可抵消甚至改善t(11;14)陽性患者的生存不利情況。

既往維奈克拉(venetoclax)治療復發難治MM患者的研究(66例)顯示,t(11;14)陽性患者具有更高的緩解率[29]。在AL淀粉樣變患者中維奈克拉同樣顯示出其治療優勢[30,31]。一項針對多中心的復發難治AL淀粉樣變患者人群(43例)的研究顯示[30],經維奈克拉治療后,t(11;14)陽性患者具有更高的≥VGPR率(78%vs30%)和更高的PFS(not reachedvs6.7月,HR=0.14,95% CI 0.04-0.53)。因此維奈克拉為復發難治AL淀粉樣變患者尤其是t(11;14)陽性患者帶來更多的生存機會。

3.2 染色體三體

盡管染色體三體陽性與陰性患者相比,≥VGPR發生率及器官反應率相似,但OS較差[26]。按治療方案分組后,三體陽性患者基于馬法蘭治療時具有更短的OS;基于硼替佐米治療時OS有縮短趨勢,但差異無統計學意義(P=0.08);而基于ASCT或IMiD治療時OS暫未見顯著差異[26]。

一項針對AL淀粉樣變長期生存者的研究也間接地驗證了染色體三體的不良預后作用[32],與未存活到10年的AL淀粉樣變患者相比,在10年的幸存者中染色體三體的發生率更低。此外,Warsame等[6]的研究顯示,在腫瘤負荷較高(骨髓漿細胞增多>10%)的亞組中,任何染色體三體均被認為是獨立不良預后因素,但染色體三體本身與更高的骨髓漿細胞比例相關[6,26],因此這一分類的意義并不明確,但也證實了染色體三體對預后不利。

3.3 1q21擴增

1q21擴增在MM中被認為與疾病進展相關,此概念在AL淀粉樣變中似乎同樣適用[5,24]。在接受馬法蘭-地塞米松治療的患者(103例)中,1q21擴增是OS和EFS的不利因素[24],即便多變量分析顯示Mayo心臟評分是影響EFS的另一個預后因素,在同一級別Mayo分期患者中,1q21擴增仍然是OS的不良預后因素[24]。但1q21擴增在另一項大劑量馬法蘭續貫自體移植治療患者(123例)的研究中顯示對預后無影響[28],目前尚不能確定是該治療方案消除了1q21擴增的不利預后作用,還是由于1q21擴增發生率較低造成研究數據不足使得統計效能低下。

3.4 其他細胞遺傳學異常

與MM相關的高危畸變如t(4;14)、t(14;16)和del(17p13),在馬法蘭續貫自體移植治療的AL淀粉樣變患者(123例)中被認為是不利預后因素[28],而在經硼替佐米治療的患者(101例)中,其預后良好,表明硼替佐米可以克服其不良預后[27]。del 17p陽性患者的OS較短[26,33],該類患者的del 17p漿細胞百分比對預后具有顯著影響:del 17p漿細胞>50%和≤50%的患者的中位生存期分別為28個月和52個月(P=0.08)[33]。

關于超二倍體,在大劑量馬法蘭聯合自體干細胞移植治療的AL患者中,超二倍體陽性與陰性患者的EFS和OS無顯著差異[28]。Del13/del13q陽性的患者暫未發現生存劣勢[10],且與單獨的t(11;14)患者相比,del 13/del 13q和t(11;14)并存患者的OS無顯著縮短[26]。1p缺失和14q缺失可能對預后產生不利影響[13],1p缺失的患者EFS較差;在伴隨1q擴增的患者中,14q缺失陽性者EFS較差,但該證據較弱(P=0.06)。關于基因突變,ASB15(c.844C>T),ASCC3(c.1595A>G),HIST1H1E(c.311C>T)與OS較短相關[22]。

4 總結

t(11;14)因發生頻率高且與缺乏完整免疫球蛋白顯著相關,無疑是AL淀粉樣變細胞遺傳學特征中最為特殊的類型[5]。

從克隆異質性的角度看,t(11;14)與超二倍體同時作為兩個主要遺傳分支[7,21],絕大多數情況下各自都是作為主要克隆,而非亞克隆。二者相互排斥,這不僅體現在發生率上[7,13],還體現在對亞克隆形成的促進作用上[18]。t(11;14)在AL淀粉樣變中的高發生率與超二倍體在MM中的高發生率形成鮮明對比,似乎可以間接說明MM比AL淀粉樣變具有更復雜的亞克隆和更多的克隆異質性。或許從這個角度研究,可以對二者治療差異及AL淀粉樣變治療的選擇帶來更多啟示。

隨著新的治療方法涌現,如伊沙佐米治療復發/難治性AL淀粉樣變[34]、免疫療法如CD38單克隆抗體Daratumumab[35,36]等在AL淀粉樣變中的使用,新藥的出現必然會使AL淀粉樣變患者的預后因素產生新的變化,現有關于細胞遺傳學對預后影響的認識將會得到進一步延伸。而新的技術如全拷貝數陣列分析、全外顯子測序等在AL淀粉樣變細胞遺傳學的應用使得對細胞遺傳學的研究更為全面,更有助于推進AL淀粉樣變患者的精準化和個體化治療。