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  青岛大学学报(医学版)  2019, Vol. 55 Issue (6): 679-684   DOI: 10.11712/jms201906012
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赵喜晨, 孙晓云, 伊丽安, 等. 急性白血病伴11q23/MLL基因易位和扩增临床特点[J]. 青岛大学学报(医学版), 2019, 55(6): 679-684.   DOI: 10.11712/jms201906012
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ZHAO Xichen, SUN Xiaoyun, YI Li′an, et al. CLINICAL FEATURES OF ACUTE LEUKEMIA WITH 11Q23/MLL TRANSLOCATIONS OR AMPLIFICATIONS[J]. Journal of Qingdao University(Medical Sciences), 2019, 55(6): 679-684.   DOI: 10.11712/jms201906012
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作者简介

赵喜晨(1964-),男, 博士,副主任医师.

通讯作者

赵洪国(1962-),男,主任医师,博士生导师。E-mail:zhao6201@163.com.

文章历史

收稿日期:2018-09-04
修订日期:2019-08-29
急性白血病伴11q23/MLL基因易位和扩增临床特点
赵喜晨1 , 孙晓云1 , 伊丽安2 , 赵丽1 , 鞠波1 , 赵洪国3     
1. 青岛西海岸新区中心医院血液科, 山东 青岛 266555;
2. 青岛市黄岛区中医院;
3. 青岛大学附属医院血液科
摘要目的 研究急性白血病(AL)伴混合系列白血病(MLL)基因易位和扩增的临床特点。方法 初治成人AL病人112例,取其骨髓细胞经24 h短期培养,常规方法制备染色体标本,R显带行染色体核型分析;使用位点特异性识别(LSI)11q23/MLL双色分离DNA探针行间期荧光原位杂交(FISH),对异常信号者行中期FISH确定11q23/MLL异常。分析MLL基因易位和扩增者临床特征。结果 FISH显示112例AL病人中9例(8.04%)存在11q23/MLL基因易位,8例(7.14%)存在MLL基因扩增。两者显示相似的临床特点:髓外浸润发生率高,对细胞毒药物敏感性低,治疗后早期复发率高,生存期短,预后不良。病人通常诊断为B-祖细胞急性淋巴细胞白血病、急性单核细胞白血病或双表型急性白血病。急性淋巴细胞白血病高表达CD34,急性髓系白血病高表达CD117、CD56、CD11b和CD64并有明显骨髓病态造血。MLL基因扩增病人发病年龄较大、外周血白细胞计数较低,有更明显的病态造血。结论 11q23/MLL基因易位和扩增的成人AL病人具有相似的临床特点,MLL基因在AL发病中为功能获得性异常。
关键词白血病, 双表型, 急性    易位, 遗传    基因扩增    
CLINICAL FEATURES OF ACUTE LEUKEMIA WITH 11Q23/MLL TRANSLOCATIONS OR AMPLIFICATIONS
ZHAO Xichen1 , SUN Xiaoyun1 , YI Li′an2 , ZHAO Li1 , JU Bo1 , ZHAO Hongguo3     
Department of Hematology, Qingdao West Coast New Area Central Hospital, Qingdao, 266555, China
ABSTRACT: Objective To investigate the clinical features of acute leukemia (AL) with mixed-lineage leukemia (MLL) gene translocations or amplifications. Methods Bone marrow cells were collected from 112 previously untreated adult patients with AL, and then cultured for a short period of 24 h followed by conventional chromosome preparation. The R-banding technique was applied for karyotype analysis. Interphase-fluorescence in situ hybridization (FISH) was used to detect gene abnormalities using the locus-specific identifier 11q23/MLL dual-color break-apart probe. Abnormal signals of the 11q23/MLL screened out by interphase-FISH would be further determined by metaphase-FISH. The clinical features of the patients with MLL translocations or amplifications were analyzed. Results The 11q23/MLL translocations were observed in 9 cases (8.04%) and MLL amplifications in 8 cases (7.14%) of all the 112 AL patients according to FISH. There were similar clinical features between the patients with 11q23/MLL translocations and those with 11q23/MLL amplifications: a high incidence of extramedullary infiltration, a low sensitivity to cytotoxic drugs, a high early recurrence rate after treatment, a short survival time, and a poor prognosis. The patients with MLL gene abnormalities were frequently diagnosed with B-progenitor acute lymphoblastic leukemia, acute monocytic leukemia, or biphenotypic acute leukemia. A high expression of CD34 was observed in acute lymphoblastic leukemia, while a high expression of CD117, CD56, CD11b, and CD64 along with obvious dysplasia was observed in acute myeloid leukemia. The patients with MLL amplifications had an older age of onset, a relatively low white blood cell count, and more obvious dysplasia. Conclusion There are similar clinical features between AL patients with MLL translocations and MLL amplifications. The MLL gene develops gain-of-function abnormalities in the pathogenesis of AL.
KEY WORDS: leukemia, biphenotypic, acute    translocation, genetic    gene amplification    

急性白血病(AL)伴混合系列白血病(MLL)基因重排是常见的重现性细胞遗传学异常。常规细胞遗传学分析(CCA)检出11q23异常占全部AL病人的5%~10%。MLL基因异常的形式较多,包括易位、扩增、部分串连重复(PTD)和PHD结构域缺失等[1-3]。伴11q23/MLL基因异常的AL病人临床上往往表现有外周血白细胞计数增高、髓外浸润发生率增高、对细胞毒药物敏感性低、治疗后早期复发率高、生存期短、预后不良。病人通常诊断为B-祖细胞急性淋巴细胞白血病(pro-B ALL)、急性单核细胞白血病(AMoL)或双表型急性白血病(BAL)。急性淋巴细胞白血病(ALL)和BAL高表达CD34,急性髓系白血病(AML)高表达CD117、CD56和CD64并常有明显骨髓病态造血[4-7]。荧光原位杂交(FISH)结合分子生物学和细胞遗传学技术,可有效揭示染色体易位和基因扩增[8]。本文使用位点特异性识别(LSI) 11q23/MLL双色分离DNA探针,对112例AL病人行FISH检测,分析11q23/MLL易位和基因扩增病人的临床特点,为AL临床诊治提供参考。现将结果报告如下。

1 资料和方法 1.1 病例选择

AL病人112例为已行CCA检查的初治病人,男73例,女39例;年龄12~78岁,中位年龄36岁。形态学+免疫学诊断:AML 67例,其中M1 4例,M219例,M4a5例,M4b7例,M4C3例,M5a9例,M5b17例,M63例;ALL 22例,其中pro-B ALL 4例,普通型B细胞ALL(com-B ALL)12例(其中ph+3例),前B细胞ALL(pre-B ALL)3例,T淋巴细胞ALL(T-ALL)3例;BAL 14例,其中My+B标志10例,My+T标志4例;慢性粒细胞白血病急变期(CML-BC)9例,其中转变为ALL者4例,转变为AML者5例。

1.2 骨髓细胞分裂间期FISH(interphase-FISH)筛选MLL基因异常信号

冷冻保存的CCA检查标本气干法滴片,系列乙醇梯度脱水,气干过夜。选择细胞分散良好的区域作杂交部位,73.5 ℃变性3 min,系列乙醇梯度脱水,温箱烘干。使用LSI 11q23/MLL双色分离信号DNA探针(美国Vysis公司)行FISH检测MLL基因异常信号,按说明书操作。橡皮泥密封,37 ℃湿盒中恒温杂交过夜,DAPⅡ/antifade复染。Olympus荧光显微镜观察间期细胞荧光信号,计数1 000个间期细胞。正常为黄色重叠信号,红色与绿色信号分离为易位,黄色信号数量增加为扩增。

1.3 骨髓细胞分裂中期FISH(metaphase-FISH)确定MLL基因异常

冷冻保存的CCA检查标本使用R显带技术按标椎方法制作染色体玻片,选择分散较好、带型清晰的分裂象,记录坐标并摄像。然后,二甲苯脱油,甲醇脱色,新鲜固定液浸泡10 min,系列乙醇梯度脱水,气干过夜。75~78 ℃变性5 min,其他条件同常规FISH。根据先前记录的坐标,在Olympus荧光显微镜下找到相应的分裂象并摄像。对照相应分裂象确定异常信号的位点。

1.4 临床特点分析

查阅病人病历资料,记录初诊时的病史、体格检查、影像学检查、血常规、骨髓细胞学、白血病免疫分型和CCA结果以及治疗反应,总结后续治疗的疗效和临床经过。

2 结果 2.1 interphase-FISH筛选11q23/MLL异常信号

本文112例AL病人9例(8.04%)存在累及11q23/MLL的易位,8例(7.14%)存在MLL基因的扩增,MLL基因拷贝数3~17个。

2.2 metaphase-FISH确定11q23/MLL异常

本文3例t(4;11)(q21;q23)易位者2例诊断为BAL,1例诊断为ALL;其余3例t(6;11)(q27;q23)、1例ins(9;11)(p23;q23)和1例t(10;11)(q11;q23)易位者诊断为AML,1例因标本量少未行metaphase-FISH,也诊断为AML。8例MLL基因扩增者同源染色区(hsr)1例,双微染色体(dmin)1例,片段跳跃性易位(SJT)1例,三倍体4例,四倍体1例。见表 1

表 1 MLL基因易位和扩增病人的形态学和免疫学分型诊断
2.3 11q23/MLL异常病人的免疫表型

本文9例MLL易位者根据分化抗原表达,1例诊断为pro-B ALL,2例诊断为BAL,6例诊断为AML。所有ALL病人均表达CD34、CD19以及HLA-DR。诊断为com-B ALL的病人还同时表达CD10,应诊断为pro-B ALL伴CD10表达。12例诊断AML的病人均表达CD34、CD117和HLA-DR,6例表达CD56,8例表达CD64,5例表达CD11b,4例表达CD14。11q23q/MLL易位和基因扩增有极为相似的免疫学表型,均分化阻滞在造血的早期阶段。见表 2

表 2 11q23/MLL基因异常的免疫表型(例)
2.4 11q23/MLL异常病人的外周血和骨髓细胞学特点

本文3例MLL易位的ALL病人,1例WBC为187.32×109/L,外周血幼稚细胞98%,骨髓增生极度活跃,骨髓原幼淋巴细胞比例98%。2例BAL病人WBC分别为18.06×109/L和133.24×109/L,外周血幼稚细胞分别为42%和64%,骨髓增生明显活跃,骨髓原幼淋巴细胞比例分别为49%和94%。其中WBC较低者化疗前连续复查血常规呈快速增加趋势。以上3例病人骨髓均无明显髓系病态造血。

本文2例MLL基因扩增的ALL病人外周血WBC相对较低,幼稚细胞也较少。诊断ALL的病人WBC 18.85×109/L,外周血幼稚细胞2%,骨髓增生活跃,原幼淋巴细胞比例47.5%,伴有明显髓系病态造血,MLL基因扩增形式为hsr。诊断为BAL的病人WBC 61.50×109/L,外周血幼稚细胞84%,骨髓增生极度活跃,原始粒细胞比例84%,MLL基因扩增形式为三倍体。此病人因MPO染色阳性,细胞形态学曾确认为原始粒细胞。病人因原始细胞极高,无法确认有无病态造血。

本文6例MLL易位的AML病人中,2例病人的WBC>100×109/L,2例WBC为(30~100)×109/L,1例在正常范围内,1例低于正常值,外周血幼稚细胞比例0~98%;骨髓增生极度活跃者3例,明显活跃者2例,明显减低者1例,6例病人均有不同程度的单核细胞分化倾向,原始和幼稚单核细胞比例16%~97%。4例伴有明显的髓系病态造血,表现为粒细胞颗粒过多或过少、核浆发育不平衡、Auer小体、成熟粒细胞分叶过少、多种形态的巨核细胞(包括淋巴样小巨核细胞)、外周血出现有核红细胞等。白细胞增高的病人乳酸脱氢酶(LDH)和羟丁酸脱氢酶(HBDH)增高。

本文6例AML扩增病人中,除1例WBC为87.85×109/L、1例为14.62×109/L外,其余4例WBC均<5×109/L,WBC与MLL基因拷贝数无明显相关性。骨髓增生极度活跃者2例,明显活跃者3例,增生减低者1例,其中4例有明显髓系病态造血。WBC较低者病态造血更明显,WBC高者可能是因为骨髓原始细胞比例极高无法辨认病态造血。5例有明显的单核细胞分化倾向。1例AML病人骨髓原始粒细胞50.5%,红系细胞40.5%,形态学诊断为AML-M6,但免疫分型高表达CD64,说明也有单核细胞分化倾向。MLL基因扩增的病人较MLL易位的病人外周血白细胞计数低,但骨髓病态造血更为明显。

2.5 11q23/MLL异常病人的临床特点

11q23/MLL异常病人的FAB分型和初诊时的主要表现见表 3。3例MLL易位的ALL病人平均年龄41.7岁(分别为25、36和64岁),2例治疗过程中早期复发(CR1期分别为3个月和4个月)后死于疾病进展,1例在骨髓抑制期自动出院后失访。2例MLL基因扩增的ALL病人平均年龄36.5岁(分别为57和16岁),1例经VDLP方案化疗获完全缓解(CR),但8个月后在治疗过程中复发。BAL病人经1个VDCP和1个VDLP方案化疗未获CR,放弃治疗。

表 3 11q23/MLL基因异常病人的临床特点(例)

本文6例MLL易位的AML病人平均年龄为31.7岁(分别为30、47、26、28、19和40岁),1例入院后很快发生弥散性血管内凝血(DIC)而死亡,2例在治疗过程中早期复发(CR1期分别为3个月和5个月)后死于疾病进展,1例诱导化疗骨髓抑制期死于败血症,1例诱导化疗骨髓抑制期自动出院,1例未在本院治疗。6例AML病人平均年龄为50.7岁(分别为57、44、38、39、54和72岁),2例病人有骨髓增生异常综合征(MDS)病史。2例诱导化疗2疗程未获CR,1例诱导化疗中长期骨髓抑制期第64天因颅内出血死亡,1例治疗过程中早期复发(CR1期4个月)后死于疾病进展,2例未在本院治疗。MLL基因扩增的AML病人平均年龄较MLL易位的AML者大,疗效均极差,有很低的缓解率和很高的早期复发率。

3 讨论

人类的MLL(也称为MLL1、ALL1、HTRXHRXTRX1、KMT2A)基因位于11q23,编码为3 969个氨基酸的大分子蛋白质,具有甲基转移酶活性,是表观遗传学修饰的重要因子。MLL蛋白在苏氨酸-门冬氨酸酶-1(taspase-1)作用下裂解为N-端的MLLN和C-端的MLLC两个片段,通过FYR及SET结构域形成自身二聚体。二聚化的MLL蛋白结合于已被始动转录因子作用的DNA序列,至少募集29种蛋白质,形成一个复杂的多蛋白复合体。MLL虽不始动转录,但维持已活化基因的持续转录状态[9-10]。现已发现MLL的靶基因有100多种,但最重要的是维持同源盒(HOX)基因及其共因子MEIS1的转录激活,在正常胚胎发育和成人造血细胞的自我更新中起重要作用[9-12]

在AL中研究较多的是累及11q23/MLL的易位,造成不同染色体或不同区段的两个基因重排形成融合基因,转录翻译成一种新的融合蛋白。致病性MLL融合蛋白均包含N-端的AT吊钩、SNL1、SNL2和MT结构域,C-端连接伙伴基因。在所有累及MLL基因重排的AL病人,都造成MLL基因功能的异常活化,从而导致HOX及MEIS1的异常表达,促使造血细胞发生恶性转化[1-3, 13]。细胞学和动物实验研究结果均表明,在髓系前体细胞单独导入MLL融合基因足以促使细胞自我更新和自主增殖,抑制细胞定向分化和凋亡[14],这种转化作用(转化为ALL或是AML)还受到发育环境的影响[15]。而11q23/MLL重排则主要见于AL病人,尤其是婴儿ALL、成人AML和治疗相关的AL(t-AL),也可见于MDS[1-3]

已发现11q23/MLL重排的位点多达80余个,几乎累及了各条染色体,CCA只能检出少数形态变化明显的易位。除易位外,MLL基因异常还有基因扩增、PTD和PHD结构域缺失[1-3]。CCA不能检出这3种基因异常,因此需要多种方法加以确定。随着表观遗传学和靶向药物的研究进展,确定各种形式的MLL基因异常具有更重要和更现实的意义[16-18]。应用11q23/MLL双色分离DNA探针进行FISH检测,可同时检出累及11q23/MLL的各种易位而不需预先明确伙伴基因,易于在分裂间期细胞确定易位的存在,在中期分裂象明确伙伴基因的位点,同时还有效揭示MLL基因的扩增。文献报道AML伴t(8;21)(q22;q22)/AML1-ETO、t(15;17)(q22;q11~12)/PML-RARa、inv(16)(p13;q22)/CBFβ-MYH11的病人未见11q23/MLL基因重排[19]。本研究使用LSI 11q23/MLL双色分离DNA探针对112例成人AL病人进行FISH检测,结果显示9例存在累及11q23/MLL的易位(检出率8.04%),8例存在MLL基因的扩增(检出率7.14%)。一方面说明FISH检测MLL基因易位具有高效性和针对性,另一方面说明MLL基因扩增在成人AL中发生率高。如果加上PTD和PHD结构域缺失,则MLL基因异常在AL中发生率可能会很高,尤其pro-BALL和AML M1、M2、M4、M5、M6病人更应注意MLL基因异常。同时,有些累及11q/23的细胞遗传学异常不一定是MLL基因异常[19-21]。理想的方法是在一张玻片上能同时检测以上4种异常,但目前尚无此项技术。

本文重点讨论11q23/MLL易位和MLL基因扩增的临床和实验室特点。相关研究显示,伴MLL基因扩增的AML病人占全部AML病人的1%~2%,发病年龄较大、外周血WBC较低、骨髓病态造血更明显、常为复杂核型(通常有5q、7q、17p等),但均有单核细胞分化倾向、治疗反应差、预后不良等特征[22-31]。目前,ALL病人伴MLL基因扩增的报道极少。

本文对11q23/MLL易位和MLL基因扩增病人的分化抗原标志检测显示,二者具有几乎完全相同的免疫表型。本文11q23/MLL易位和MLL基因扩增的ALL和BAL病人均表达pro-B细胞标志CD34、CD19、HLA-DR,均可以看作是pro-B ALL伴有其他系列表面标志的异常表达。11q23/MLL易位和MLL基因扩增的AML病人均表达干/祖细胞表面标志CD34、CD117、HLA-DR,表明白血病细胞分化阻滞在造血干/祖细胞的早期阶段。髓系标志除CD13、CD33外,CD56、CD64、CD11b和CD14呈现高表达率,说明单核细胞分化倾向,与文献报道相符[19-31]。细胞转化和动物实验的研究表明,转导MLL融合基因后髓系细胞“返祖”停留在粒-单核祖细胞阶段,并且不需要其他异常基因的参与[14],转化细胞检测到高水平的HOXA9和MEIS1的表达[12-13]。也有研究结果表明,转化细胞主要是自我更新能力增加和凋亡减少而不影响其分化,其结果是粒-单核祖细胞数量增多和逐步出现的正常造血被抑制。伴MLL基因异常的AML病人诊断为M1、M2、M4、M5和M6,极少数诊断为M7,但免疫分型均有单核细胞分化倾向[25-27],也说明MLL基因主要影响粒-单核祖细胞。

本文11q23/MLL易位和MLL基因扩增的成人ALL病人因检出例数较少、年龄分布范围较大,很难进行对照。MLL基因扩增的成人AML病人较11q23/MLL易位的成人AML病人发病年龄大,白细胞计数低,与相关文献报道相符[28-30]。但文献报道MLL基因扩增标本主要是有特殊染色体异常如hsr、dmin、SJT、环形染色体和标记染色体者,本文研究事先不关心染色体核型。也就是说本文研究更有随机性。骨髓病态造血是11q23/MLL基因异常的AML病人最明显的特征。无论是11q23/MLL易位还是MLL基因扩增的病人,白细胞计数较低、骨髓中白血病细胞较少者病态造血更明显,可能是因为白血病细胞较多者分化细胞的数量较少,对病态造血的描述较为困难。MLL基因扩增者较11q23/MLL易位者形态学异常更明显。有研究报道MLL基因扩增者细胞遗传学多存在复杂核型(常伴有5q、7q、17p等)[31],本文研究并没有发现该特点。单独的MLL基因扩增可能足以致细胞转化,而且在MDS中也常可检测到MLL基因扩增,说明伴MLL基因扩增的AML与MDS有更密切的关联性,也容易解释其他的临床特点。伴MLL基因扩增的ALL也可能与MDS有密切关联性。

综上所述,MLL基因扩增和11q23/MLL易位的成人AL病人具有几乎完全相同的免疫学表型,极差的治疗反应和不良预后。但MLL基因扩增较11q23/MLL重排的成人AL病人也有其特点:病人发病年龄较大,外周血白细胞计数较低,骨髓增生程度较低,病态造血更明显,与MDS的关系可能更密切。成人AL病人MLL基因扩增的发生率较高。

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