Blood | 陸道培醫(yī)院劉紅星主任團隊發(fā)現(xiàn)三段式融合基因，為開發(fā)不典型APL治療方案指明方向！

急性早幼粒細胞白血病（APL）是急性髓系白血?。ˋML）的一種特殊亞型，其疾病進展較快，如未能得到及時干預，患者預期生存時間極短。其中，不典型APL對于經(jīng)典治療方案反應較差，更是成為臨床實踐中的難題，如何明確其發(fā)病機制，是開發(fā)針對性治療手段的關鍵。不久前，陸道培醫(yī)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。【腫瘤資訊】特邀劉紅星主任接受采訪，分享研究開展初衷并剖析該研究結果的臨床意義。

劉紅星血液病學研究員、檢驗/病理執(zhí)業(yè)醫(yī)師

北京陸道培血液病研究院執(zhí)行院長
陸道培醫(yī)院病理和檢驗醫(yī)學科主任
從事血液病實驗診斷及相關研究工作，以通訊/第一作者發(fā)表學術論文140余篇
第七屆北京優(yōu)秀醫(yī)師
中國非公立醫(yī)療機構協(xié)會病理專委會常務委員兼血液病學組組長
中國醫(yī)藥衛(wèi)生文化協(xié)會實驗診斷與社會化服務專委會常務委員
中國非公立醫(yī)療機構協(xié)會檢驗醫(yī)學專委會常務委員
中國抗癌協(xié)會腫瘤基因診斷專委會委員/臨床檢驗與伴隨診斷專委會委員/腫瘤疫苗專委會委員
北京非公立醫(yī)療機構協(xié)會檢驗專委會副主任委員、北京免疫學會理事等
國家病理質(zhì)控中心非公立醫(yī)療機構組專家
《中華醫(yī)學雜志》、《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是一種特殊類型的白血病，其特征在于疾病進展迅速，如患者未能得到及時干預，多在一周內(nèi)死亡。APL患者多攜帶PML::RARA融合基因，是導致APL發(fā)生的關鍵基因異常。自20世紀七十年代以來，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家先后發(fā)現(xiàn)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(xù)的研究進一步闡明砷劑和ATRA分別通過靶向作用于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。在中國專家的努力下，APL已由最兇險的白血病轉(zhuǎn)變?yōu)橹斡首罡叩陌籽?。根?jù)2023年陸道培醫(yī)院張弦主任發(fā)表的研究數(shù)據(jù)，在陸道培醫(yī)院治療的初診的經(jīng)典型（PML::RARA融合基因陽性）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，在臨床實踐中，仍然有未能解決的問題，例如部分患者未能得到及時診斷。此外，還有一部分患者的臨床表現(xiàn)和實驗室檢查都提示為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(xiàn)，不典型APL患者大多有其他維甲酸受體相關的融合基因，包括RARA、RARB和RARG相關的融合基因。目前已在100多個病例中報道了23種除PML::RARA之外的其他RARA融合基因，在近40個病例中報道了8種RARG融合基因。RARB融合基因的APL更少見，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。因此，對于具有這些融合基因的不典型APL患者，常會推測ATRA治療可能有效。然而在臨床實踐中，結果并非完全與猜想一致。既往已報道的臨床病例中已觀察到，約半數(shù)的不典型APL患者對ATRA治療敏感，約半數(shù)患者對ATRA耐藥，且未能發(fā)現(xiàn)確切的耐藥機制，難以進行進一步的探索。因此，在臨床中面臨著未被解決的難題，這部分與經(jīng)典型APL患者臨床特征相似的人群，我們無法了解哪些原因使其對ATRA治療耐藥，也無法預測可以從ATRA治療中獲益的人群特征，僅能經(jīng)驗性采用ATRA治療，有效率難以令人滿意。這一問題已經(jīng)成為臨床中的痛點。

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分子機制的研究中，已觀察到一個難以解釋的現(xiàn)象：即部分對ATRA治療無反應的患者，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，卻發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象在過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(xiàn)，在所有的RARG融合基因陽性的不典型APL病例和約一半RARA融合基因陽性的不典型APL病例中，其融合基因以一種此前未曾鑒定過的三段式融合形式存在。
融合基因是白血病中常見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的融合基因皆為兩段式，即相關基因僅斷一次，形成的融合基因皆為兩段不同來源的基因序列的拼接。然而本次報道的研究發(fā)現(xiàn)，在所有的RARG融合基因陽性病例和一部分RARA融合基因陽性的病例中，RAR基因的頭部和尾部均發(fā)生斷裂，在形成融合基因時，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)過進一步分析，我們發(fā)現(xiàn)三段式RAR融合基因形成時，其尾部的斷裂和丟失在導致最終發(fā)生APL和ATRA治療無反應中發(fā)揮了關鍵的作用。這也解釋了為什么在臨床研究和體外藥敏試驗中，這類患者對ATRA治療無反應。
此前困擾了研究者二十余年的問題在于：研究者在鑒定融合基因時，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，因此在實驗研究時未能真正模擬患者體內(nèi)真實存在的三段式融合基因，因此導致與臨床觀察不符的實驗結果?；诖舜窝芯砍晒?，我們進一步完善了不典型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方面完美地解釋了這部分患者的關鍵發(fā)病和對ATRA耐藥的機制，為相關的分子機制和治療靶點的研究指名了正確的方向。

三段式融合基因強調(diào)精準鑒定的關鍵性，為臨床實踐帶來四點啟示

劉紅星教授：本次研究包含了在白血病融合基因和APL研究中多個國際上領先的原創(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，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(xiàn)了三段式融合基因，并在著手開展相關的研究。
其次，本次研究首次報道了基因組中的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)座子序列參與形成。轉(zhuǎn)座子序列是數(shù)千萬年前整合到人基因組中的病毒基因序列，由于病毒基因的來源和復雜的變異機制，導致轉(zhuǎn)座子序列極難分析。本研究首次發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子序列通過轉(zhuǎn)座機制廣泛地參與了RAR基因尾部的斷裂和拼接。由于轉(zhuǎn)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(zhuǎn)座子通過轉(zhuǎn)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，開啟了新的融合基因發(fā)現(xiàn)和研究的方向。
第三，這項研究對RARA相關不典型APL和RARG相關不典型APL中融合基因圖譜的鑒定，從三段式融合的新視角進一步揭示了這兩組疾病的關鍵病因的相似之處，以及多處顯著不同之處，進一步提示了不典型APL發(fā)病機制的多樣性和復雜性。為進一步研究提示了多個新的研究方向，包括進一步認識三種維甲酸受體蛋白之間精細的功能調(diào)節(jié)差異，以及與生理和病理的相關性。

最后，本研究對三段式RAR融合基因?qū)TRA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融合基因陽性的患者，均應考慮患者對ATRA耐藥，無需再嘗試使用ATRA治療，應第一時間積極考慮其他髓系白血病的化療方案，從而避免無效用藥和延誤用藥。另一方面，這也為進一步研究相關疾病的分子機制和治療靶點明確了正確的方向。