急性早幼粒细胞白血病之RARA基因知多少

急性早幼粒细胞白血病（acute promyelocytic leukemia，APL）是急性髓细胞白血病（AML）的一种特殊类型，被FAB协作组定为急性髓细胞白血病M3型。中年成人患者较多，约占AML的5%-8%[1]，常见症状：四肢无力、贫血、肝脾淋巴结肿大等。除了这些一般白血病表现外，出血倾向是其主要临床特点，有10%~20%的患者死于早期出血，弥漫性血管内凝血(DIC)的发生率高，大约60%的患者发生DIC。

在过去的30年里，APL已经从一种高度致命的疾病转变为一种高度可治愈的疾病,APL的完全缓解率升至90%以上，5年无进展生存期(Progression free survival, PFS)和总生存期(Overall survival,OS)均在80%以上。但治愈所有APL患者的道路上仍存在挑战[2]，5%~10%患者因早期死亡(Early death,ED)或复发而治疗失败，有报道ED率甚至高达18%[3]。

典型的APL血象可见白细胞数减少，细颗粒型白细胞数很高。形态学表现为骨髓中以颗粒增多的异常早幼粒细胞增生为主，胞核类圆形或椭圆形，可见 “蝴蝶”状核，染色质颗粒状稍粗，核仁模糊；可见内外浆，内浆充满粗大紫红色嗜天青颗粒，外浆染蓝色或深蓝色，可见 “柴捆”样Auer小体[4]。 

流式细胞学提示APL典型免疫表型以CD34、HLA-DR、CD11b低表达或阴性。白血病细胞经常均一高表达CD33和异质性表达CD13。绝大多数病例表达CD117（文献统计阳性率高达96.7%），虽然有时候为弱表达[5]。粒系分化标志CD15常为阴性或只有弱表达,CD64经常表达, CD9+、CD123+、MPO强阳性，部分细胞可表达CD11c。约20%APL患者表达CD56，与提示预后不良相关。

 APL是AML的一种生物学和临床上不同的亚型，具有独特的分子发病机制，其细胞遗传学特征是平衡易位 t(15;17) (q24;q21) [6]。该易位涉及17号染色体上的a-视黄酸受体(RARA)基因和15号染色体上的早幼粒细胞白血病(PML)基因，从而形成PML-RARA融合基因。这种融合基因已被证明是细胞转化的元凶。本文主要介绍 PML-RARA融合基因以及与其相关的其他八种伙伴基因：ZBTB16-RARA、NPM1/RARA、NuMA1/RARA、STAT5b/RARA、BCOR-RARA、PRKAP1A/RARA、FIPIL1/RARA、NABP1-RARA[7]。

PML-RARA融合基因是APL发病过程中最关键的因素。

PML位于染色体15q24带，包含9个外显子，可产生多种可供选择的剪接转录本。PML主要参与肿瘤抑制和基因组不稳定性，它与170多种蛋白质有组成型或瞬时型相互作用。这些相互作用大多由RBCC结构域或其他PML异构体特异性结构域介导，RBCC结构域可使PML多聚化并组织成亚核结构，即核体(NB)。因此，通过创建不同的结合界面，PML可参与多种功能途径，包括依赖和不依赖于p53的凋亡和衰老、干细胞自我更新、表观遗传调控和造血干细胞转录。

RARA位于染色体17q21带，由10个外显子组成，编码RARA1和RARA2两种异构体。由于启动子和外显子的替代使用以及替代剪接，RARA异构体在N端激活功能1(AF-1)结构域上存在差异。RARA蛋白是核受体超家族的成员，与RARB和RARG具有高度同源性(90%)。当它被视黄醇激活时，就会成为核转录因子。在存在配体的情况下，RARA与视黄酸X受体(RXR)辅助因子形成异源二聚体，以结合目标基因(如RARA2)启动子区域内的特定顺式作用基序(即视黄酸反应元件，RARE)。然而，在没有配体的情况下，RARA/RXR二聚体会与核核心抑制因子相互作用，如维甲酸和甲状腺激素受体沉默介质(sMRT)和核受体核心抑制因子(N-CoR)。由此形成的蛋白复合物与参与基因转录调控的支架蛋白(即开关独立3A或B，Sin3A或Sin3B)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)合作，导致核小体组装和转录抑制。通过这种配体存在依赖性开关，RARA成为正常髓系造血细胞的分化因子。

在APL中，PML-RARA改变了NB的核结构，导致它们被破坏成核小斑。这可能是由于嵌合蛋白的PML分子中缺乏SUMO结合基序，这也是APL的诊断特征。一方面，PML-RARA在早幼粒细胞阶段会阻碍髓系分化。另一方面，PML-RARA赋予白血病细胞生存和增殖优势[7-8]。

ZBTB16-RARA融合基因

1989年，Najfeld等人报道了一例与t(11；17)(q13；q12)相关的男性APL患者。因为伴侣基因位于条带11q23，而不是条带11q13，所以这种易位现在被称为 t(11；17)(q23；q21)。被认为是复发性的，但在形态学APL中只占不到1%。

与携带t(15;17)(q24;q21)的患者不同，携带t(11;17)(q23;q21)的AML-M2和 APL中表现出不同的形态学谱。原始细胞胞质内无Auer小体。患者在诱导治疗时对ATRA反应较差。

1993年，研究表明t(11;17)将RARA基因与PML锌指(PLZF)基因融合。后一种基因，也被称为锌指蛋白145，现在被称为锌指和BTB结构域16(ZBTB16)，位于带11q23。断点发生在RARA基因的内含子2，因此，融合蛋白中保留了RARAB-F结构域[8]。

NPM1-RARA融合基因

t(5；17)(q35；q21)由Corey等人首次在患有APL的女孩中描述。在Mitelman癌症染色体畸变和基因融合数据库中，只有7例病例被登记在案。患者表现为非典型形态学特征(Auer小体缺失)，但对ATRA治疗有反应。

t(5;17)将RARA基因与NPM1基因融合，产生5’NPM1-3’RARA嵌合转录本。断点发生在 RARA基因的内含子2上。NPM1基因的断点位于内含子4。因此，融合蛋白中保留了RARA B-F结构域。

NPM1基因全长25kb，由12个外显子组成。选择性剪接产生两种RNA异构体，其c端区域不同。该蛋白主要定位于核仁，推测在核糖体RNA处理或运输中起作用。它包含几个功能域，其中有一个寡聚结构域、两个酸性结构域和两个核定位信号。

核有丝分裂器蛋白1-RARA融合基因

1996年，Wells等人报道了一名6个月大的APL患儿，与t(11;17)(q13;q21)相关，但未涉及PML或ZBTB16,并成功接受了ATRA治疗。后来，他们发现这种易位产生了一个涉及核有丝分裂器蛋白1(NUMA1)和RARA的融合基因。与之前描述的融合基因和蛋白一样，断点发生在 RARA基因的内含子2上，RARAB-F结构域保留在蛋白。

NUMA1基因全长78kb，由27个外显子组成。该蛋白有2115个氨基酸。它包含一个负责寡聚化的超大盘卷结构域和两个球状结构域，一个在C端，是核定位和有丝分裂纺锤体结合所必需的，另一个在N端区域，其确切功能尚不清楚，但却是有丝分裂后细胞核重组所必需的。

NUMA1-RARA融合蛋白包括NUMA1的n端球状结构域和盘状结构域以及RARA的c端元件。它在正常 NUMA部分共定位的细胞核中形成聚体，并且不破坏 PML的细胞内分布。

STAT5B-RARA融合基因

1996年，Jonveaux等人报道了一名67岁男性APL患者，该患者有17号染色体衍生和RARA基因重排。后来，他们发现该患者携带一个涉及STAT5B和RARA的融合基因。目前，已有8例STAT5B-RARA融合基因相关的APL患者被报道。该疾病对ATRA和三氧化二砷均无反应(As203)。复发频繁且化疗难治，提示这一亚组APL患者可能受益于骨髓移植。

STAT5B基因位于17q21.2带。融合基因的产生可能源于易位，即t（17；17）(q21.2；q21.2)，也可能源于隐形缺失，即del(17) (q21.2；q21.2)；事实上，目前尚未发现这种融合与复发性染色体异常相关。STAT5B基因包含19个外显子；它有两个交替的第一外显子1a和1b，间隔约1.3kb。ATG起始密码子位于第2外显子。

STAT5B蛋白是转录因子STAT家族的一员。它包含几个保守结构域:螺旋结构域、DNA结合结构域、SH2结构域和羧基末端转激活结构域。通过受体或非受体酪氨酸激酶磷酸化，STAT5b形成同源二聚体或异源二聚体，从细胞质转移到细胞核，在细胞核中发挥转录激活剂的作用。

BCL6协同抑制因子-RARA融合基因

在一名45岁的诊断为变异APL的男性患者身上，发现了t(X；17)(p11.2；q21)，该基因在BCL6 corepressor(BCOR)基因的第12外显子与RARA基因的第3外显子之间产生框架内融合。尽管患者对ATRA治疗有反应，但在确诊后的41个月内两次复发，之后进行了异基因移植。原始细胞没有典型的Auer体和Faggor细胞，但有圆形的包涵体和矩形胞浆体。它们比AML M2颗粒性更大，但比经典的t(15;17) APL颗粒性更细。

BCOR基因包含15个外显子，约4%的核型正常的急性髓系白血病发生突变。该基因编码的蛋白是BCL6的核心抑制因子，与BCL-6的POZ结构域和七种HDAC相互作用，增加BCL6的转录抑制。

蛋白激酶、cAMP依赖性、调控性、Ia-RARA型融合基因

通过RT-PCR，在一名66岁诊断为变异APL的男性患者中发现了蛋白激酶、cAMP依赖性，调控性，Ia型(PRKAR1A)基因与RARA基因的融合。细胞遗传学分析显示正常的46, XY，但FISH与RARA分离探针显示分裂信号。高细胞骨髓中88%的高颗粒早幼粒细胞未见Auer。患者对ATRA治疗有反应，并在诊断后2年完全缓解。发现了两个转录本:一个短的框外转录本和一个较长的框内转录本，将PRKAR1A第3外显子连接到RARA外显子3。

PRKAR1A基因位于17q24.2，包含12个外显子，其中10个为编码外显子，2个(1A和1B外显子)为非编码外显子。PRKAR1A蛋白是一种非编码蛋白，通过替代剪接产生2中转录本。PRKAR1A蛋白仅定位于细胞质，在N端包含一个二聚化结构域，在C端包含一个铰链区域和两个c-AMP结合结构域。PRKAR1A是I型PKA的关键成分，而I型PKA是cAMP信号传导的主要媒介。cAMP/PKA信号通路介导的磷酸化参与代谢、细胞增殖、分化和凋亡的调控。

与PAPOLA和裂解及多聚腺苷化特异性因子1-RARA融合基因相互作用的因子

两名携带t（4；17）(q12；q21)基因的患者已在文献中报道。有趣的是，其中一名20个月大的男婴被诊断为幼年性髓细胞白血病，而另一名90岁的女性被诊断为APL。后一例患者口服 ATRA导致完全缓解。在这两个病例中，t(4；17)(q12；q21)基因的第15号外显子（与PAPOLA和裂解及多腺苷酸特异性因子1 [FIP1L1]相互作用的因子）与RARA基因的第3号外显子之间产生了框架内融合。

FIP1L1基因首次在特发性嗜酸过度综合征中被发现，该基因与PDGF受体-a(PDGFRA)基因融合。该基因包含20个外显子，其中几个是替代外显子。它编码裂解和多聚腺苷酸特异性因子复合体的一个亚基，对mRNA前体3’端进行多聚腺苷酸化。FIP1L1- RARA蛋白形成同型二聚体并抑制视黄酸依赖的转录活性。

核酸结合蛋白1-RARA(寡核苷酸/寡糖结合折叠蛋白2A- RARA)融合基因

这名59岁的男性被诊断为变异APL。骨髓受异常早幼粒细胞浸润，细胞核呈双叶状或尖锯齿状，胞质呈微颗粒状, 有些有Auer小体。口服ATRA可使病情完全缓解。细胞遗传学分析显示，RARA断裂探针的分裂信号为der(2)t(2；17)(q32；q21)。RT-PCR显示核酸结合蛋白1(NABP1)基因的外显子5与RARA的外显子3之间存在框架内融合。

NABP1基因位于2q32.3带，由7个长10.4kb的外显子组成。它编码一种蛋白质，该蛋白质在N端含有OB折叠核酸结合域，并且是单链DNA异三聚体复合物传感器的一个组成部分。NABP1蛋白在细胞对DNA损伤的反应中发挥重要作用，包括细胞周期检查点激活、重组修复，并参与基因组稳定性的维持。NABP1-RARA融合蛋白含有NABP1的n端部分，抑制视黄酸依赖的转录活性。

参考文献

[1]董整荣,陶千山,沈元元等.163例急性早幼粒细胞白血病患者随访结果分析[J].临床荟萃,2023,38(09):813-818.

[2]Stahl M, TallmanMS. Acute promyelocytic leukemia(APL):Remaining challenges towards a cure for all[J]. Leuk Lymphoma,2019，60(13):3107-3115.

[3]Nørgaard Jan M,Friis Lone S,Kristensen Jørgen S et al. Addressing the room for improvement in management of acute promyelocytic leukemia.[J] .Eur J Haematol, 2019, 102: 479-485.

[4] 沈悌，赵永强，主编. 血液病诊断及疗效标准[M].第四版.北京：科学出版社，2018:97-104.

[5]刘艳荣，主编.实用流式细胞术血液病篇 [M].第二版.北京:北京大学出版社，2022:90-106.

[6]彭惜茹,赵翔宇,成娟.形态学及免疫分型倾向AML-M_2的急性早幼粒细胞白血病1例报道[J].肿瘤防治研究,2023,50(04):433-435.

[7]Liquori Alessandro,Ibañez Mariam,Sargas Claudia et al. PML-RARA Acute Promyelocytic Leukemia: A Constellation of Molecular Events around a Single  Fusion Gene.[J] .Cancers (Basel), 2020, 12: undefined.

[8] De Braekeleer Etienne,Douet-Guilbert Nathalie,De Braekeleer Marc,RARA fusion genes in acute promyelocytic leukemia: a review.[J] .Expert Rev Hematol, 2014, 7: 347-57.

作者 |刘欣 李翔

单位 | 柳州市人民医院医疗集团医学检验中心