当前位置: 首页 > 血液科 > 特色医疗 > NPM1突变在血液肿瘤中的研究进展
NPM1突变在血液肿瘤中的研究进展
2014-07-12 20:00:31
                         李凯敏 综述    郝洪岭 审校
 
[摘要]  NPM是一种主要定位于核仁,可在核仁与胞浆之间穿梭的核磷蛋白;NPM1基因突变主要见于细胞遗传学正常的AML中,发生 约为46%至62%,是CR 、RFS、EFS的有利预后因素;NPM1在MDS中也存在突变;NPM1突变先于FLT3-ITD出现;NPM1突变可能促进了MDS向AML转化;NPM1突变在整个疾病期都非常稳定,因此可做为很好的MRD标记物;NPM1突变为白血病的靶向治疗提供了前景。
[关键词]  核磷蛋白;急性髓细胞白血病;MDS;基因突变;
 
[ Abstract]  NPM1 is a nucleophosmin that is localized mainly in the nucleolus, continuously shuttles between the nucleus and cytoplasm. NPM1 gene mutation most found in cytogenetically normal AML,occur in approximately 46-62%,NPM1 gene mutation are CR rate ,RFS,EFS favorable prognostic factors;NPM1 mutation also exist in the MDS;NPM1 mutation occur ahead of FLT3-ITD;NPM1 mutation may promote the transformation of MDS to AML;NPM1 mutation in disease of very stable,so it can be used as good MRD markers;NPM1 mutation in leukemia offers the prospect of targeted therapy.
[Key words]  NPM1;acute myeloid leukemia (AML) ;MDS;gene mutation;
 
1、NPM1结构和功能
 
NPM1 ( Nucleophosmin,又称 B23, Numatrin或 N038)是一种主要定位于核仁 ,可在核仁与胞浆之间穿梭的核磷蛋白,广泛表达于各种类型的细胞内,基因位于染色体5q35,共有12个外显子 ,其中第 12外显子较长( 358 bp ),其编码的核质穿梭蛋白(核磷蛋白)具有多种重要的功能,如阻碍核仁蛋白的聚集,调节核糖体蛋白的装配及这些蛋白在核与质之间的转运,启动中心体的折叠,此外还对ARF、P53等抑癌基因通路有影响。NPM1在肿瘤发生过程的确切作用机制尚无定论,目前认为它同时具有致癌抑癌双向作用[1]。正常情况下,核磷蛋白主要位于细胞核内,并可在细胞核与细胞质之间穿梭,而在NPM1基因突变的患者中表现为细胞质内定位,这种异常的细胞内分布情况可影响蛋白的正常功能[2]
1、1    NPM1定位
野生型NPM1在细胞核内有选择性集中[3],在细胞核与胞浆之间持续的往返穿梭,保持一定流量,并参与重要的功能,如输出核小体的亚单位及控制中心体复制。生理条件下通过调节交通的串联功能序列实现。野生型NPM1依靠核定位信号区从胞浆迁移到核质。在核质中它既可以通过核仁结合结构域与核仁结合,又可通过其两个核输出信号序列与输出蛋白1相互作用而被输出到胞浆,前者作用强于后者,因此大部分NPM1集中在核内[1,4]
1、2   NPM1基因突变特征
多数研究认为 NPM1基因突变较常见的是突变 A,占所有突变的 75%~80% ,突变形式是第12外显子的第956至960位的4对核苷酸发生重复,也就是插入 TCTG,导致阅读框移位,使蛋白C末端的7个氨基酸被另外11个氨基酸所取代[2],研究报道有极少数病例 NPM1突变累及第 9和 11号外显子[5,6]。突变 B和 D各占10%和5% ,分别插入的是 CATG和 CCTG,其余突变类型较少见。迄今为止,已报道有50多种不同的突变形式 [7,8],所有的突变都可使决定蛋白核仁内定位的第290、280(或仅290)位酪氨酸残基发生缺失,并在C末端获得一个额外的核输出信号,使得核磷蛋白发生异常的细胞质内定位。
2、NPM1突变与AML
2.1  NPM1在AML中的突变特点
NPM1突变占儿童AML的7.5%,但在成年人AML中约为30%。3岁以下AML患者未检测出NPM1突变。与欧洲及美国相比,亚洲的AML病人NPM1突变较少见。NPM1基因突变是CN-AML(cytogenetically normal AML)中较常见的突变类型,发生 约为46%至62%,NPM1基因突变多为杂合突变,突变的NPM1可通过二聚化作用将野生型NPM1招募到细胞质中。
2.2  NPM1在AML中的临床特征
NPM1基因突变阳性的AML患者具有特定的临床特征:女性患者多见,骨髓原始细胞比例、LDH水平、外周血白细胞及血小板计数均较高,高表达CD3,低表达CD34[7,8] ,全血细胞减少罕见,骨髓通常为有核细胞增生明显活跃,正如骨髓纤维化一样,发育不全的骨髓中很少见到原始细胞浸润,25%的病例呈粒-单细胞或单核细胞白血病特点,伴2系或2系以上发育异常。
2.3   伴NPM1突变的AML的基因特异性
NMP1是AML基因损伤的始作俑者,所有人类肿瘤中,NPM1突变在AML中发生 较高,其次主要见于MDS。在NPM1突变合并FLT3-ITD(大约占40%)的AML中,NPM1突变先于FLT3-ITD出现。NPM1突变的AML通过HOX基因上调及CD34、CD133呈现出特征性的基因表达[9,10]。所有核磷酸蛋白基因突变导致异常核磷蛋白表达于白血病细胞胞浆中,提示这种表达在白血病的转化过程中具有至关重要的作用。NPM1突变在复发病例中非常稳定[11,12], 偶见在AML病例中复发时NPM1突变缺失的病例,但这些病例可能是继发性AML。已观察到NPM1突变可以通过激活癌基因c-myc并增加抑癌因子降解而发挥致白血病效应。一个NPM1等位基因的缺失或其他协同基因的突变对白血病的发生也有一定的促进作用[13]
2.4   NPM1对AML治疗及预后的影响
NPM1突变的 AML细胞对化疗有高敏感性,国内江滨[14]等人观察206例初诊AML患者发现,NPM1突变阳性患者1疗程CR 和2疗程CR 均高于NPM1突变阴性患者,但两者无统计学意义;正常核型伴单独NPM1突变阳性和FLT3-ITD阳性NPM1突变阳性患者疗效比较:1疗程CR 分别为70.6%和62.5%(P>0.05);2疗程CR 分别为88.2%和62.5%(P>0.05),两组总体生存 差异虽无统计学意义,但AML患者单独NPM1突变阳性比NPM1、FLT3-ITD同时阳性者CR 高,尤其在第2疗程及以后。
现有研究表明,NPM1突变是RFS、EFS的有利预后因素。正常核型AML患者中,NPM1突变阳性和NPM1突变阴性相比无复发生存 有提高趋势(P=0.05)[14];NPM1突变阳性FLT3-ITD阴性AML患者经化疗后长期生存可高达60%。在不伴有FLT3-ITD突变的患者中,NPM1突变阳性患者具有良好的预后,同时NPM1突变的存在也不能改变FLT3-ITD阳性患者的不良预后[9-11]。国外已有多个研究小组作了大样本的病例研究,并且根据FLT3/NPM1基因不同的突变状态对AML或CN-AML进行了预后风险分层。Thiede[7]等研究认为,在NPM1/FLT3-ITD,NPM1/FLT3-ITD,NPM1/FLT3-ITD,NPM1/FLT3-ITD四组AML患者中,仅NPM1/FLT3-ITD组患者预后较好。较近Gale等[15]又提出了更为具体的预后分组,分别为预后良好组:NPM1/FLT3-ITD,预后中等组:NPM1/FLT3-ITD或NPM1+/FLT3-ITD,预后不良组:NPM1/FLT3-ITD。由此可见,确定FLT3/NPM1基因突变状态对判断AML患者预后具有重要的指导意义。多因素分析显示,NPM1突变阳性伴FLT3-ITD阴性是CR 、EFS、DFS、OS独立的有利预后因素。有研究认为NPM1突变与核型是否正常与预后无关,因此,以核型正常为前提评估NPM1 和FLT3-ITD 突变对于预后的价值,并不是AML病人危险度分层的适当手段[16]。与t(15;17) 或t(8;21) AML患者同时伴 FLT3-ITD或 c-KIT突变时预后不良一样,因约40%的NPM1突变阳性伴FLT3-ITD突变患者预后不良,且此两种不同的突变之间具有一定的相关性[7,16]
NPM1突变除有助于评估白血病化疗的预后外,尚可预测骨髓移植的治疗效果。对NPM1突变型的患者施行骨髓移植并不能改善病情;而NPM野生型的患者接受骨髓移植后则可获明显的血液学缓解 [17]。因此,NPM1突变的检测可辅助临床医生对患者是否做骨髓移植做出正确的决策,以减轻患者的经济负担及避免不必要的手术风险。
 
2.5    检测NPM1突变有助于AML的诊断分型
临床上AML中染色体正常的患者占32%,因此部分患者虽采用MICM分型法仍难以准确分型。研究发现65%核型正常的AML患者具有NPM1突变特征,除了部分患者兼有Flt-3基因内部串联重复(Flt3-ITD)外,其他已知的AML相关致癌基因均未见异常。Pasqualucci等[18]提出把突变NPM这一新指标纳入急性髓系白血病WHO分型标准。Falini等[19]在对591例成人AML患者NPM基因表达研究中发现,NPM1突变的发生 在FAB各亚型中具有异质性,它出现在除M3, M4EO 和 M7外的所有 FAB亚型中,其中 M2 ( 34% ) ,M4 (77%) ,M5a (71%) ,较多见的是 M5b (90%),因此在临床中常规检测NPM1突变可为AML的诊断分型提供有力的依据。
 
2.6  NPM1突变在AML患者 MRD监测中的意义
尽管FLT3突变和WT1在AML中高表达,可用于监测部分患者MRD,但存在指标不稳定和方法灵敏度低等缺点。而NPM1突变在整个疾病期都非常稳定,因此可做为良好的MRD标记物,用于大约30%的成人AML。有几项用PCR定量评估PNM1突变拷贝的研究也证实了其临床价值,NPM1 拷贝数能预测复发;Gorello [20]等提出通过检测NPM突变基因表达水平来监测AML病情进展,定量RT-PCR结果发现治疗前NPM突变基因的cDNA拷贝数均大于3×104,治疗获血液学缓解后NPM1突变基因cDNA拷贝数明显下降,完全缓解后拷贝数持续下降,病情无复发。若完全缓解后拷贝数再次持续升高,其提示病情将很快复发。Schnittger[21]等较近也通过研究观察到,NPM1突变拷贝数下降越明显则预后越好。因此,NPM突变检测可作为部分AML患者监测MRD一个新的特异性指标。
3、NPM1突变与MDS
NPM1突变在AML中有较高的发生,然而在MDS中的发生 却较低,NPM1基因突变常常影响着包括MDS在内的髓系肿瘤的形成,这表明NPM1基因异常在MDS进展中发挥着重要的作用[22;国内有人报道[23]NPM1基因在MDS中的突变 约为2%,国外学者报道[13], 38例原发MDS患者中发现2例有NPM1突变,分别是RA、RAEB-1,突变 约为5.2%,远低于在AML中的表达,大多见于异常核型的患者,尤其高表达于5q-综合症[24]。在治疗相关性的MDS中,5号染色体的缺失较常见,该突变与任何特定类型的前期治疗无关,但明显与异常核型和FLT3突变有关[25]。研究证实,异常胞质定位和/或NPM1蛋白水平的显著变化在MDS中很少发生,NPM1突变导致异常NPM1蛋白表达可能促进了MDS的发生[26];另外,NPM1基因通过调节中心体复制而维持基因组的稳定性,当NPM1功能失活后导致中心体无限制复制,增加了基因组的不稳定性以及肿瘤转化的敏感性,这可部分解释为何伴有NPM1基因突变的MDS易向AML转化。
4、NPM1突变在急性白血病靶向治疗中的前景
4、1    针对NPM1基因突变结构设计靶向药物
虽然NPM1基因突变类型较多,但均属于移码突变,突变后编码的蛋白均仅累及NPM1蛋白的C末端,当第288和第290位的一位或两位色氨酸缺失,新的NES(neuron specific enolase)基序形成时,可发生NPM1蛋白异常定位于胞浆[27]。有几种途径可以靶向性针对异常的NPM流量问题。一种策略是使用输出蛋白抑制剂,leptomycin B就是其中之一,它能使NPM1突变型重新回到胞核,但其缺乏特异性,因为所有输出蛋白1依赖性的蛋白都会受到影响;而且它不能使NPM1突变型安置在核仁上,也不能使所及末端色氨酸重新归位;毒性大。发明低毒的抑制剂或可解决这一问题。另一种治疗策略就是干预由等位基因编码的残余野生型NPM1的定位与功能。AML中NPM1突变总是以杂合子形式存在,AML细胞可能需要一定数量的野生型NPM存在。确实,NPM1基因敲除的小鼠会在胚胎期死亡。因此,阻断野生型NPM1活性就会增加AML细胞的死亡倾向,或通过联合应用化疗药物而杀灭之。
4、2    通过抑制NPM表达治疗白血病
实验证实抑制NPM后,K562细胞caspase-3活性较对照组明显降低,表明抑制NPM能够促进K562细胞凋亡[28]。Kondo等[29]研究发现,NPM蛋白直接结合IRF-1蛋白而抑制其转录活性;IRF-1(interferon regulatory factor-1)是一种肿瘤抑制蛋白,IRF通过调节Fas/FasL凋亡途径中启动因子caspase-8的活性而促进细胞凋亡[30]
        参考文献(略)