基因組研究已經確定在髓系腫瘤包括急性髓系白血病（AML）、骨髓增殖性腫瘤（MPN）和骨髓增生異常綜合征（MDS）中，存在多種基因突變，包括DNA甲基轉移酶3A、TET甲基胞嘧啶雙加氧酶2、異檸檬酸脫氫酶1/2、果蠅zeste基因增強子同源物2和additional sex combs-like 1等，這些表觀遺傳調控基因突變的發現為髓系腫瘤的研究提供了重要的分子標志和潛在的治療靶點。該文就AML、MPN和MDS中常見的表觀遺傳調控基因突變進行綜述。
引用本文： 張丹鳳, 潘崚. 表觀遺傳學調控分子突變在髓系腫瘤中的作用. 華西醫學, 2016, 31(9): 1618-1622. doi: 10.7507/1002-0179.201600443 復制
髓系腫瘤的預后與患者的一般情況、基礎疾病、染色體改變、分子遺傳學情況等一系列臨床因素有關。隨著第2代測序技術的發展，已經發現越來越多的基因突變在髓系腫瘤的發病機制和預后中起著舉足輕重的作用。發生突變的基因一部分通過調控染色質狀態和（或）造血祖細胞甲基化狀態發揮作用，一部分通過表觀遺傳學調控異常促使髓系腫瘤的形成。本文就髓系腫瘤中常見的表觀遺傳調控基因突變及相應的靶向治療進行綜述。
1 經典的“雙重打擊模型”及表觀遺傳學定義
到目前為止，髓系腫瘤的治療效果依然欠佳，關鍵原因在于疾病的異質性和缺乏可以預測臨床療效及治療反應性的分子標志物。根據經典的“雙重打擊模型”，髓系腫瘤發病機制中有2類基因突變參與了造血細胞的惡性轉化：Ⅰ類突變通過信號轉導子和轉錄激活子（STAT）、磷脂酰肌醇3激酶等信號通路激活下游的效應基因，使細胞獲得生長及增殖優勢，例如FMS樣酪氨酸激酶3（FLT3）、RAS、KIT等；Ⅱ類突變則影響細胞分化，如CCAAT增強子結合蛋白α、核仁磷酸蛋白1（NPM1）等[1]。但是“雙重打擊模型”并不能完全解釋髓系腫瘤的發病機制。首先，不是所有的患者都有Ⅰ類或Ⅱ類基因突變，Ⅰ類基因突變只在將近50%的急性髓系白血病（AML）患者中存在；其次，隨著研究技術的不斷改進，陸續發現髓系腫瘤中還存在著既不屬于Ⅰ類又不屬于Ⅱ類的其他基因突變，如表觀遺傳調節因子DNA甲基轉移酶3A（DNMT3A）、TET甲基胞嘧啶雙加氧酶2（TET2）、異檸檬酸脫氫酶1/2（IDH1/2）、果蠅zeste基因增強子同源物2（EZH2）和additional sex combs-like 1（ASXL1）等基因突變，僅有此類基因突變即可影響造血細胞的自我更新，使細胞發生惡性轉化。這類基因具有促使造血細胞增殖的基本功能和促進表觀遺傳功能，因此應當修正經典的髓系腫瘤“雙重打擊模型”，將表觀遺傳調控基因突變歸為一個新的類型，重視表觀遺傳修飾基因突變。
表觀遺傳學是遺傳學的一門分支學科，指不依賴于DNA序列改變的、動態的、可遺傳的調控基因表達。表觀遺傳基因突變通過影響DNA胞嘧啶甲基化和羥甲基化以及組蛋白甲基化、乙酰化、泛素化和磷酸化促使髓系腫瘤形成。與細胞遺傳學突變的不可逆性相反，表觀遺傳基因突變理論上是可以改變的，這為以后的治療干預提供了潛在的靶目標[2]。通過研究表觀遺傳學的各種現象及機制來預測相應疾病的預后及治療反應性，將有巨大的臨床應用前景。
2 常見表觀遺傳學調控基因突變的發生機制和臨床意義
通過全基因組外顯子測序發現常見的表觀遺傳學異常包括DNMT3A、TET2、IDH1/2、EZH2、ASXL1等基因突變，通過影響DNA胞嘧啶甲基化和羥甲基化以及組蛋白甲基化等導致髓系腫瘤形成。DNA甲基化是基因表達調控的重要環節，癌細胞表現為典型的DNA高甲基化，尤其是在胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤（CpG）島啟動區域腫瘤抑制基因的高甲基化。DNA和組蛋白高甲基化改變染色質狀態，并改變招募的輔助活化因子和抑制因子活性，使轉錄活化受抑制，導致腫瘤抑制基因表達沉默。
2.1 DNMT3A突變
DNA甲基轉移酶家族包括DNMT1、DNMT3A和DNMT3B，可以使CpG二核苷酸中的胞嘧啶甲基化，催化胞嘧啶第5位碳原子殘基甲基化，產生5-甲基胞嘧啶[3]。Ley等[4]在細胞遺傳學正常的成年AML患者中通過全基因組測序發現DNMT3A功能缺失性突變的發生率＞30%，與較差的臨床預后相關。絕大部分DNMT3A突變為發生在DNMT3A蛋白羧基末端氨基酸殘基R882的錯義突變，剩余部分突變為無義突變、框移突變和剪接突變。因此DNMT3A突變分為R882突變和非R882突變兩類。在DNMT3A突變的62例樣本中，有37例（約60%）發生R882突變，降低其催化活性和DNA親和力[1]。但是，迄今尚未發現這兩類突變具有臨床差異，并且R882突變發生率較高的原因也不清楚。
通過對初發AML樣本的體外研究發現，與野生型DNMT3A相比，發生R882突變的DNMT3A酶活性降低，進而促使HOX家族中幾項基因表達增強；DNMT3A的非R882突變可產生短體蛋白，喪失酶功能[5]。Thol等[6]對489例AML樣本的研究提示DNMT3A突變可降低總生存率。Ribeiro等[7]的研究顯示DNMT3A突變患者存在富集甲基化區域，特別是在同時具有HOX基因高表達特征的NPM1、FLT3突變的患者。DNMT3A突變的發現有可能改變傳統細胞遺傳學分類中AML患者的預后，成為新的預后參考指標之一。在大多數患者中DNMT3A等位基因仍為野生型，這表明DNMT3A單倍體突變就足以導致髓系惡性轉化[4]。在骨髓增生異常綜合征（MDS）患者和少部分典型骨髓增殖性腫瘤（MPN）患者中也觀察到DNMT3A突變。DNMT3A突變在慢性髓系腫瘤中的臨床及預后價值目前還沒有闡釋清楚，仍需要更加嚴格、統一的試驗分析來指導臨床治療。
2.2 TET2突變
TET蛋白屬于依賴酮戊二酸和亞鐵離子的雙加氧酶，催化5-甲基胞嘧啶轉化為5-羥甲基胞嘧啶（5-hmC），并進一步轉化為5-甲酰胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶，在DNA胞嘧啶的去甲基化、胚胎發育和基因重新編碼等過程中都有重要作用。在MPN和MDS患者中通過對染色體4q24最小區域雜合性缺失和微缺失的篩查，顯示存在TET2缺失和失活性突變。TET2突變在MPN和MDS中的發生率為10% ～ 20%，在AML中為7% ～ 23%[1]。5-hmC可阻止甲基化DNA結合蛋白的結合，進而抑制其轉錄、產生沉默作用。對胚胎干細胞的研究已經表明5-hmC富集區靠近轉錄起始點和基因內的CpG二核苷酸區，以及5-hmC在這些調控區域的分布均與基因表達增強有關[8]。由于新合成的胞嘧啶在子鏈中不會被甲基化，因此甲基化標志物在隨后的DNA復制周期中丟失。
一項關于MDS和慢性粒單核細胞白血病的研究發現TET2突變發生在包括造血干細胞的CD34+細胞，而且有些患者可有多個TET2突變點[9]。這提示有TET2突變的早期干細胞可能具有克隆性生存優勢。大部分TET2突變在白血病患者中是雜合子，野生型等位基因表達被保留，表明TET2可以在大部分患者中作為單倍體非有效性腫瘤抑制基因，而且白血病患者中TET2雙等位基因失活性突變發生率＜10%[1]。大部分研究結果顯示TET2突變在低危、細胞遺傳學正常的AML中提示預后不良[10]，雖然TET2突變在MPN或MDS患者中的預后作用還不確定，但有研究顯示TET2突變可以作為MPN患者疾病早期進展信號，也可以作為晚期MPN患者向AML轉化的信號[10]。
2.3 IDH1/2突變
存在于細胞質和過氧化物酶體中的IDH1以及其線粒體同源體IDH2是參與三羧酸循環中檸檬酸鹽代謝的關鍵酶，通過輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸催化異檸檬酸氧化脫羧轉變為α-酮戊二酸[1]。有研究先后在AML中發現IDH1突變和IDH2突變，AML患者中IDH1和IDH2的突變率分別為6% ～16%和8% ～ 19%[11]。IDH1和IDH2腫瘤相關性突變為雜合突變，可發生在3個高度保守精氨酸殘基（IDH1-R132、IDH2-R172、IDH2-R140）中的1個。初步研究提示這些突變降低α-酮戊二酸生成酶的催化活性，但是集中的、反復發生的雜合突變也可提升其功能。代謝研究表明突變的IDH蛋白質獲得了新的酶學功能，可以催化α-酮戊二酸轉化為2-羥戊二酸（2-HG）[1, 12]。具有IDH1/2突變的AML患者血清中2-HG水平顯著升高，提示2-HG可能成為具有IDH突變AML的生物標志物[1]。研究證實IDH突變和TET2突變互相排斥，擁有相似的高甲基化啟動子，2-HG可以降低TET家族的必須輔因子為α-酮戊二酸的表達，進而降低TET家族成員的活性[13]。在骨髓干細胞中IDH1/2突變體的表達可以誘導未成熟（未分化）細胞標志物的表達，這個表型類似于TET2基因敲除的細胞表型。除了TET家族，其他的α-酮戊二酸依賴性酶也可能被2-HG抑制。特別是含有十文字（JMJC）結構域的組蛋白賴氨酸脫甲基酶成員會被2-HG抑制，而此酶家族成員可以使組蛋白H3第9位和第36位的賴氨酸（H3K9和H3K36）脫甲基[14]。在髓系腫瘤中TET2突變和IDH1/2突變在突變譜和臨床相關性方面的區別或許可解釋為：IDH1/2突變導致α-酮戊二酸依賴性酶改變，而TET2突變只直接影響TET2的功能。
DNMT3A、IDH1/2或TET2突變影響AML患者的危險度分層。已經證實DNMT3A突變降低患者的總生存率[1, 15]，有此類基因突變的AML在細胞遺傳學方面應歸類為中危AML。TET2突變也會降低AML患者的總生存率，與是否合并FLT3突變無關。IDH1/2突變對患者預后的影響和NPM1突變密切相關。NPM1/IDH1或者NPM1/IDH2聯合突變的患者歸為中危AML，比單純IDH1/2突變者的臨床預后好[16]。
2.4 EZH2突變
多梳（PcG）蛋白家族是一組在胚胎發育中起重要作用的基因調控因子，根據其功能不同分為多梳抑制物復合物1（PRC1）和PRC2兩種蛋白質復合物。這些復合物在脊椎動物進化中高度保守，通過修飾翻譯后的組蛋白，啟動并維持轉錄沉默。EZH2是PRC2的催化活性成分，與果蠅基因同源，定位于人染色體7q35位置，通過催化H3K27三甲基化（H3K27m3）抑制靶基因表達[1]。前列腺癌和胃癌等多種惡性腫瘤中EZH2呈高表達，高危MDS和由MDS進展的AML也有EZH2高表達，特別是具有復雜核型的患者。Tanaka等[17]通過染色質免疫沉淀及測序發現EZH2基因缺陷的白血病細胞中H3K27m3水平明顯降低，這種異常改變也發生在EZH2的靶基因CDKN2以及參與細胞增殖分化的多種基因，提示EZH2通過抑制白血病干細胞分化，導致白血病細胞活性增強。對大宗MDS患者EZH2的突變分析顯示，EZH2突變可降低總生存率，在國際預后評分系統中是MDS獨立的臨床預后不良預測因子[18]。EZH2突變降低MDS和原發性骨髓纖維化患者總生存率，但是不增加MDS向AML轉化的風險[19]。幾項體外研究結果提示EZH2突變導致其正常功能喪失[1, 15, 18]，這使其可能成為一個重要的早期診斷、評判預后的分子指標，更有可能成為腫瘤靶向治療的新靶點。
2.5 ASXL1突變
Scheuremann等[20]研究顯示多梳抑制去泛素化復合物包括BRCA1相關蛋白1和ASXL1。對果蠅同系物的研究顯示，ASXL1幾乎沒有修飾良好的結構域，不具有酶學活性，但是它具有保守的羧基末端PHD區域和公認的DNA結合區域，可以抑制PcG并激活三空腔結構蛋白質復合物[1, 15, 20]。ASXL1突變為功能缺失性突變，導致H3K27m3水平下降，轉錄抑制功能減弱，與多種髓系惡性疾病的發生有關[21]。ASXL1突變最常見于MDS、原發性骨髓纖維化和MDS/MPN重疊綜合征患者，在AML患者中，ASXL1突變的發生率為6% ～ 30%，多發生于老年AML和MDS轉化的AML患者，提示預后不良[18]。運用高通量染色質免疫沉淀測序對ASXL1結合基因交集區域和基因表達的分析，顯示ASXL1丟失或突變可促使其靶基因HOXA表達增強、EZH2募集減少，提示在髓系造血細胞中ASXL1對PRC2復合物的招募和（或）穩定性具有重要作用。Abdel-Wahab等[21]報道在造血系統NrasG12D過表達的老鼠模型中運用短發夾RNA敲除ASXL1基因可縮短疾病潛伏期并增加實驗鼠疾病負荷。
3 Ⅰ類和Ⅱ類基因的表觀遺傳修飾作用
在髓系惡性腫瘤中除了參與調控DNA甲基化或翻譯后組蛋白修飾的基因發生突變外，多種之前被定義為Ⅰ類和Ⅱ類的基因突變也影響表觀基因組表達，已知JAK2通過使STAT蛋白磷酸化、激活經典細胞因子信號通路，也在MPN中發現了JAK2-V617F突變。最近的研究顯示JAK2在表觀遺傳調控中也有重要作用。Dawson等[22]的研究表明JAK2使細胞核局限化，組蛋白3的Y41酪氨酸磷酸化。此磷酸化可降低異染色質蛋白1α活性，使其轉錄沉默作用減弱。與野生型JAK2相比，突變型JAK2可使精氨酸甲基轉移酶（PRMT5）磷酸化，降低PRMT5活性、PRMT5與甲基轉移酶復合體蛋白50的交換減少，進而降低PRMT5目標組蛋白H2A和H4總精氨酸甲基化水平，導致表觀遺傳改變，影響造血祖細胞增殖和紅系分化[23]。
急性早幼粒細胞白血病（APL）是AML中基因型獨特的亞型，具有PML/RARα融合基因，全反式維甲酸（ATRA）和亞砷酸通過抑制PML/RARα融合蛋白而對AML-M3有特效。少部分APL患者的RARα與其他細胞核受體如早幼粒細胞白血病鋅指結構（PLZF）融合產生PLZF/RARα。PML/RARα融合基因只招募PRC2至維甲酸應答基因，而PLZF/RARα融合基因可異常招募PRC2和PRC1至維甲酸應答基因。ATRA治療時，PML/RARα或PLZF/RARα異常招募的PRC2功能喪失，但是PLZF/RARα招募的PRC1仍然保留[24]。這至少可以部分解釋在PLZF-RARα陽性的APL患者中ATRA治療效果差的原因。
4 表觀遺傳學突變與髓系惡性腫瘤的靶向治療
髓系腫瘤的發生是細胞遺傳學和表觀遺傳學異常等共同作用的結果，與細胞遺傳學不可逆性變化不同的是，表觀遺傳學修飾具有潛在的可逆性，是藥物治療的良好靶點。兩種胞嘧啶類似物阿扎胞苷和其脫氧衍生物地西他濱均為去甲基化藥物，是DNA甲基轉移酶抑制劑，并且已被美國食品藥品監督管理局批準用于治療高危MDS。低劑量阿扎胞苷及地西他濱可抑制DNA甲基轉移酶；大劑量地西他濱在細胞周期S期整合入DNA，大劑量阿扎胞苷整合入DNA和RNA，但具體機制仍不清楚[5]。對于標準誘導化學治療方案效果不佳的AML患者，去甲基化藥物的應用開辟了新的治療途徑。Dinardo等[25]評估了單用地西他濱或單用阿扎胞苷或其中一個聯合目前一線治療方案治療68例老年AML患者的緩解率，結果顯示平均完全緩解（CR）率為25%，DNMT3A突變的患者CR率為40%，野生型DNMT3A的患者CR率為25%，雖然CR率差異無統計學意義，但無DNMT3A突變的患者具有較好的無事件生存率或總生存率。由此可以假設DNMT3A突變提示患者預后不良，但是去甲基化藥物的應用也許可以改善DNMT3A突變患者的不良預后。Traina等[26]對92例具有DNMT3A和TET2突變的MDS患者使用地西他濱或阿扎胞苷治療，結果顯示具有突變的患者比野生型患者具有較好的CR率和無進展生存時間。再次表明了提示預后不良的表觀遺傳學突變可以通過表觀遺傳學靶向治療改善患者預后。
髓系腫瘤可伴有多種表觀遺傳學改變，地西他濱僅能激活部分由DNA甲基化異常沉默的抑癌基因（TSG），由組蛋白甲基化或乙酰化異常沉默的TSG則不能被重新激活表達，導致部分AML患者地西他濱治療無效或者停藥后復發。Momparler等[27]聯合地西他濱、3-Deazaneplanocin-A（DZNep）、trichostatin-A（TSA）3種靶向藥物處理AML細胞株HL-60細胞和AML-3細胞，其中DZNep通過抑制蛋氨酸代謝、激活由組蛋白H3的第27個氨基酸上三甲基化異常沉默的基因，TSA屬于組蛋白去乙酰化酶抑制劑，通過實時定量聚合酶鏈反應檢測到具有抗腫瘤活性的CDKN1A（p21）、EGR3、FBXO32、CD86、SPARC和CDKN2B（p15）再表達，而單獨地西他濱治療僅能使50%TSGs再表達，提示地西他濱與其他藥物聯合，將能增加其表觀治療效應[27]。
總之，一系列研究提示去甲基化藥物治療可改善伴有相關表觀遺傳學突變的髓系腫瘤的不良預后[1,15,28-29]，但仍需要更多的大型研究來進一步證實。
5 結語
至今，多個工作組對髓系腫瘤中某些突變的表觀調控基因的活性和表觀遺傳學修飾對基因轉錄的影響進行了相關研究，并為髓系腫瘤的治療干預提供了新的靶向目標，但是，對表觀遺傳學改變導致的生物學效應的理解還處于初期階段，尚不能精確地描述這些突變如何促使髓系腫瘤發生。為了把這些見解轉化為新型的治療方案，還需要完善更有說服力的臨床試驗。
髓系腫瘤的預后與患者的一般情況、基礎疾病、染色體改變、分子遺傳學情況等一系列臨床因素有關。隨著第2代測序技術的發展，已經發現越來越多的基因突變在髓系腫瘤的發病機制和預后中起著舉足輕重的作用。發生突變的基因一部分通過調控染色質狀態和（或）造血祖細胞甲基化狀態發揮作用，一部分通過表觀遺傳學調控異常促使髓系腫瘤的形成。本文就髓系腫瘤中常見的表觀遺傳調控基因突變及相應的靶向治療進行綜述。
1 經典的“雙重打擊模型”及表觀遺傳學定義
到目前為止，髓系腫瘤的治療效果依然欠佳，關鍵原因在于疾病的異質性和缺乏可以預測臨床療效及治療反應性的分子標志物。根據經典的“雙重打擊模型”，髓系腫瘤發病機制中有2類基因突變參與了造血細胞的惡性轉化：Ⅰ類突變通過信號轉導子和轉錄激活子（STAT）、磷脂酰肌醇3激酶等信號通路激活下游的效應基因，使細胞獲得生長及增殖優勢，例如FMS樣酪氨酸激酶3（FLT3）、RAS、KIT等；Ⅱ類突變則影響細胞分化，如CCAAT增強子結合蛋白α、核仁磷酸蛋白1（NPM1）等[1]。但是“雙重打擊模型”并不能完全解釋髓系腫瘤的發病機制。首先，不是所有的患者都有Ⅰ類或Ⅱ類基因突變，Ⅰ類基因突變只在將近50%的急性髓系白血病（AML）患者中存在；其次，隨著研究技術的不斷改進，陸續發現髓系腫瘤中還存在著既不屬于Ⅰ類又不屬于Ⅱ類的其他基因突變，如表觀遺傳調節因子DNA甲基轉移酶3A（DNMT3A）、TET甲基胞嘧啶雙加氧酶2（TET2）、異檸檬酸脫氫酶1/2（IDH1/2）、果蠅zeste基因增強子同源物2（EZH2）和additional sex combs-like 1（ASXL1）等基因突變，僅有此類基因突變即可影響造血細胞的自我更新，使細胞發生惡性轉化。這類基因具有促使造血細胞增殖的基本功能和促進表觀遺傳功能，因此應當修正經典的髓系腫瘤“雙重打擊模型”，將表觀遺傳調控基因突變歸為一個新的類型，重視表觀遺傳修飾基因突變。
表觀遺傳學是遺傳學的一門分支學科，指不依賴于DNA序列改變的、動態的、可遺傳的調控基因表達。表觀遺傳基因突變通過影響DNA胞嘧啶甲基化和羥甲基化以及組蛋白甲基化、乙酰化、泛素化和磷酸化促使髓系腫瘤形成。與細胞遺傳學突變的不可逆性相反，表觀遺傳基因突變理論上是可以改變的，這為以后的治療干預提供了潛在的靶目標[2]。通過研究表觀遺傳學的各種現象及機制來預測相應疾病的預后及治療反應性，將有巨大的臨床應用前景。
2 常見表觀遺傳學調控基因突變的發生機制和臨床意義
通過全基因組外顯子測序發現常見的表觀遺傳學異常包括DNMT3A、TET2、IDH1/2、EZH2、ASXL1等基因突變，通過影響DNA胞嘧啶甲基化和羥甲基化以及組蛋白甲基化等導致髓系腫瘤形成。DNA甲基化是基因表達調控的重要環節，癌細胞表現為典型的DNA高甲基化，尤其是在胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤（CpG）島啟動區域腫瘤抑制基因的高甲基化。DNA和組蛋白高甲基化改變染色質狀態，并改變招募的輔助活化因子和抑制因子活性，使轉錄活化受抑制，導致腫瘤抑制基因表達沉默。
2.1 DNMT3A突變
DNA甲基轉移酶家族包括DNMT1、DNMT3A和DNMT3B，可以使CpG二核苷酸中的胞嘧啶甲基化，催化胞嘧啶第5位碳原子殘基甲基化，產生5-甲基胞嘧啶[3]。Ley等[4]在細胞遺傳學正常的成年AML患者中通過全基因組測序發現DNMT3A功能缺失性突變的發生率＞30%，與較差的臨床預后相關。絕大部分DNMT3A突變為發生在DNMT3A蛋白羧基末端氨基酸殘基R882的錯義突變，剩余部分突變為無義突變、框移突變和剪接突變。因此DNMT3A突變分為R882突變和非R882突變兩類。在DNMT3A突變的62例樣本中，有37例（約60%）發生R882突變，降低其催化活性和DNA親和力[1]。但是，迄今尚未發現這兩類突變具有臨床差異，并且R882突變發生率較高的原因也不清楚。
通過對初發AML樣本的體外研究發現，與野生型DNMT3A相比，發生R882突變的DNMT3A酶活性降低，進而促使HOX家族中幾項基因表達增強；DNMT3A的非R882突變可產生短體蛋白，喪失酶功能[5]。Thol等[6]對489例AML樣本的研究提示DNMT3A突變可降低總生存率。Ribeiro等[7]的研究顯示DNMT3A突變患者存在富集甲基化區域，特別是在同時具有HOX基因高表達特征的NPM1、FLT3突變的患者。DNMT3A突變的發現有可能改變傳統細胞遺傳學分類中AML患者的預后，成為新的預后參考指標之一。在大多數患者中DNMT3A等位基因仍為野生型，這表明DNMT3A單倍體突變就足以導致髓系惡性轉化[4]。在骨髓增生異常綜合征（MDS）患者和少部分典型骨髓增殖性腫瘤（MPN）患者中也觀察到DNMT3A突變。DNMT3A突變在慢性髓系腫瘤中的臨床及預后價值目前還沒有闡釋清楚，仍需要更加嚴格、統一的試驗分析來指導臨床治療。
2.2 TET2突變
TET蛋白屬于依賴酮戊二酸和亞鐵離子的雙加氧酶，催化5-甲基胞嘧啶轉化為5-羥甲基胞嘧啶（5-hmC），并進一步轉化為5-甲酰胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶，在DNA胞嘧啶的去甲基化、胚胎發育和基因重新編碼等過程中都有重要作用。在MPN和MDS患者中通過對染色體4q24最小區域雜合性缺失和微缺失的篩查，顯示存在TET2缺失和失活性突變。TET2突變在MPN和MDS中的發生率為10% ～ 20%，在AML中為7% ～ 23%[1]。5-hmC可阻止甲基化DNA結合蛋白的結合，進而抑制其轉錄、產生沉默作用。對胚胎干細胞的研究已經表明5-hmC富集區靠近轉錄起始點和基因內的CpG二核苷酸區，以及5-hmC在這些調控區域的分布均與基因表達增強有關[8]。由于新合成的胞嘧啶在子鏈中不會被甲基化，因此甲基化標志物在隨后的DNA復制周期中丟失。
一項關于MDS和慢性粒單核細胞白血病的研究發現TET2突變發生在包括造血干細胞的CD34+細胞，而且有些患者可有多個TET2突變點[9]。這提示有TET2突變的早期干細胞可能具有克隆性生存優勢。大部分TET2突變在白血病患者中是雜合子，野生型等位基因表達被保留，表明TET2可以在大部分患者中作為單倍體非有效性腫瘤抑制基因，而且白血病患者中TET2雙等位基因失活性突變發生率＜10%[1]。大部分研究結果顯示TET2突變在低危、細胞遺傳學正常的AML中提示預后不良[10]，雖然TET2突變在MPN或MDS患者中的預后作用還不確定，但有研究顯示TET2突變可以作為MPN患者疾病早期進展信號，也可以作為晚期MPN患者向AML轉化的信號[10]。
2.3 IDH1/2突變
存在于細胞質和過氧化物酶體中的IDH1以及其線粒體同源體IDH2是參與三羧酸循環中檸檬酸鹽代謝的關鍵酶，通過輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸催化異檸檬酸氧化脫羧轉變為α-酮戊二酸[1]。有研究先后在AML中發現IDH1突變和IDH2突變，AML患者中IDH1和IDH2的突變率分別為6% ～16%和8% ～ 19%[11]。IDH1和IDH2腫瘤相關性突變為雜合突變，可發生在3個高度保守精氨酸殘基（IDH1-R132、IDH2-R172、IDH2-R140）中的1個。初步研究提示這些突變降低α-酮戊二酸生成酶的催化活性，但是集中的、反復發生的雜合突變也可提升其功能。代謝研究表明突變的IDH蛋白質獲得了新的酶學功能，可以催化α-酮戊二酸轉化為2-羥戊二酸（2-HG）[1, 12]。具有IDH1/2突變的AML患者血清中2-HG水平顯著升高，提示2-HG可能成為具有IDH突變AML的生物標志物[1]。研究證實IDH突變和TET2突變互相排斥，擁有相似的高甲基化啟動子，2-HG可以降低TET家族的必須輔因子為α-酮戊二酸的表達，進而降低TET家族成員的活性[13]。在骨髓干細胞中IDH1/2突變體的表達可以誘導未成熟（未分化）細胞標志物的表達，這個表型類似于TET2基因敲除的細胞表型。除了TET家族，其他的α-酮戊二酸依賴性酶也可能被2-HG抑制。特別是含有十文字（JMJC）結構域的組蛋白賴氨酸脫甲基酶成員會被2-HG抑制，而此酶家族成員可以使組蛋白H3第9位和第36位的賴氨酸（H3K9和H3K36）脫甲基[14]。在髓系腫瘤中TET2突變和IDH1/2突變在突變譜和臨床相關性方面的區別或許可解釋為：IDH1/2突變導致α-酮戊二酸依賴性酶改變，而TET2突變只直接影響TET2的功能。
DNMT3A、IDH1/2或TET2突變影響AML患者的危險度分層。已經證實DNMT3A突變降低患者的總生存率[1, 15]，有此類基因突變的AML在細胞遺傳學方面應歸類為中危AML。TET2突變也會降低AML患者的總生存率，與是否合并FLT3突變無關。IDH1/2突變對患者預后的影響和NPM1突變密切相關。NPM1/IDH1或者NPM1/IDH2聯合突變的患者歸為中危AML，比單純IDH1/2突變者的臨床預后好[16]。
2.4 EZH2突變
多梳（PcG）蛋白家族是一組在胚胎發育中起重要作用的基因調控因子，根據其功能不同分為多梳抑制物復合物1（PRC1）和PRC2兩種蛋白質復合物。這些復合物在脊椎動物進化中高度保守，通過修飾翻譯后的組蛋白，啟動并維持轉錄沉默。EZH2是PRC2的催化活性成分，與果蠅基因同源，定位于人染色體7q35位置，通過催化H3K27三甲基化（H3K27m3）抑制靶基因表達[1]。前列腺癌和胃癌等多種惡性腫瘤中EZH2呈高表達，高危MDS和由MDS進展的AML也有EZH2高表達，特別是具有復雜核型的患者。Tanaka等[17]通過染色質免疫沉淀及測序發現EZH2基因缺陷的白血病細胞中H3K27m3水平明顯降低，這種異常改變也發生在EZH2的靶基因CDKN2以及參與細胞增殖分化的多種基因，提示EZH2通過抑制白血病干細胞分化，導致白血病細胞活性增強。對大宗MDS患者EZH2的突變分析顯示，EZH2突變可降低總生存率，在國際預后評分系統中是MDS獨立的臨床預后不良預測因子[18]。EZH2突變降低MDS和原發性骨髓纖維化患者總生存率，但是不增加MDS向AML轉化的風險[19]。幾項體外研究結果提示EZH2突變導致其正常功能喪失[1, 15, 18]，這使其可能成為一個重要的早期診斷、評判預后的分子指標，更有可能成為腫瘤靶向治療的新靶點。
2.5 ASXL1突變
Scheuremann等[20]研究顯示多梳抑制去泛素化復合物包括BRCA1相關蛋白1和ASXL1。對果蠅同系物的研究顯示，ASXL1幾乎沒有修飾良好的結構域，不具有酶學活性，但是它具有保守的羧基末端PHD區域和公認的DNA結合區域，可以抑制PcG并激活三空腔結構蛋白質復合物[1, 15, 20]。ASXL1突變為功能缺失性突變，導致H3K27m3水平下降，轉錄抑制功能減弱，與多種髓系惡性疾病的發生有關[21]。ASXL1突變最常見于MDS、原發性骨髓纖維化和MDS/MPN重疊綜合征患者，在AML患者中，ASXL1突變的發生率為6% ～ 30%，多發生于老年AML和MDS轉化的AML患者，提示預后不良[18]。運用高通量染色質免疫沉淀測序對ASXL1結合基因交集區域和基因表達的分析，顯示ASXL1丟失或突變可促使其靶基因HOXA表達增強、EZH2募集減少，提示在髓系造血細胞中ASXL1對PRC2復合物的招募和（或）穩定性具有重要作用。Abdel-Wahab等[21]報道在造血系統NrasG12D過表達的老鼠模型中運用短發夾RNA敲除ASXL1基因可縮短疾病潛伏期并增加實驗鼠疾病負荷。
3 Ⅰ類和Ⅱ類基因的表觀遺傳修飾作用
在髓系惡性腫瘤中除了參與調控DNA甲基化或翻譯后組蛋白修飾的基因發生突變外，多種之前被定義為Ⅰ類和Ⅱ類的基因突變也影響表觀基因組表達，已知JAK2通過使STAT蛋白磷酸化、激活經典細胞因子信號通路，也在MPN中發現了JAK2-V617F突變。最近的研究顯示JAK2在表觀遺傳調控中也有重要作用。Dawson等[22]的研究表明JAK2使細胞核局限化，組蛋白3的Y41酪氨酸磷酸化。此磷酸化可降低異染色質蛋白1α活性，使其轉錄沉默作用減弱。與野生型JAK2相比，突變型JAK2可使精氨酸甲基轉移酶（PRMT5）磷酸化，降低PRMT5活性、PRMT5與甲基轉移酶復合體蛋白50的交換減少，進而降低PRMT5目標組蛋白H2A和H4總精氨酸甲基化水平，導致表觀遺傳改變，影響造血祖細胞增殖和紅系分化[23]。
急性早幼粒細胞白血病（APL）是AML中基因型獨特的亞型，具有PML/RARα融合基因，全反式維甲酸（ATRA）和亞砷酸通過抑制PML/RARα融合蛋白而對AML-M3有特效。少部分APL患者的RARα與其他細胞核受體如早幼粒細胞白血病鋅指結構（PLZF）融合產生PLZF/RARα。PML/RARα融合基因只招募PRC2至維甲酸應答基因，而PLZF/RARα融合基因可異常招募PRC2和PRC1至維甲酸應答基因。ATRA治療時，PML/RARα或PLZF/RARα異常招募的PRC2功能喪失，但是PLZF/RARα招募的PRC1仍然保留[24]。這至少可以部分解釋在PLZF-RARα陽性的APL患者中ATRA治療效果差的原因。
4 表觀遺傳學突變與髓系惡性腫瘤的靶向治療
髓系腫瘤的發生是細胞遺傳學和表觀遺傳學異常等共同作用的結果，與細胞遺傳學不可逆性變化不同的是，表觀遺傳學修飾具有潛在的可逆性，是藥物治療的良好靶點。兩種胞嘧啶類似物阿扎胞苷和其脫氧衍生物地西他濱均為去甲基化藥物，是DNA甲基轉移酶抑制劑，并且已被美國食品藥品監督管理局批準用于治療高危MDS。低劑量阿扎胞苷及地西他濱可抑制DNA甲基轉移酶；大劑量地西他濱在細胞周期S期整合入DNA，大劑量阿扎胞苷整合入DNA和RNA，但具體機制仍不清楚[5]。對于標準誘導化學治療方案效果不佳的AML患者，去甲基化藥物的應用開辟了新的治療途徑。Dinardo等[25]評估了單用地西他濱或單用阿扎胞苷或其中一個聯合目前一線治療方案治療68例老年AML患者的緩解率，結果顯示平均完全緩解（CR）率為25%，DNMT3A突變的患者CR率為40%，野生型DNMT3A的患者CR率為25%，雖然CR率差異無統計學意義，但無DNMT3A突變的患者具有較好的無事件生存率或總生存率。由此可以假設DNMT3A突變提示患者預后不良，但是去甲基化藥物的應用也許可以改善DNMT3A突變患者的不良預后。Traina等[26]對92例具有DNMT3A和TET2突變的MDS患者使用地西他濱或阿扎胞苷治療，結果顯示具有突變的患者比野生型患者具有較好的CR率和無進展生存時間。再次表明了提示預后不良的表觀遺傳學突變可以通過表觀遺傳學靶向治療改善患者預后。
髓系腫瘤可伴有多種表觀遺傳學改變，地西他濱僅能激活部分由DNA甲基化異常沉默的抑癌基因（TSG），由組蛋白甲基化或乙酰化異常沉默的TSG則不能被重新激活表達，導致部分AML患者地西他濱治療無效或者停藥后復發。Momparler等[27]聯合地西他濱、3-Deazaneplanocin-A（DZNep）、trichostatin-A（TSA）3種靶向藥物處理AML細胞株HL-60細胞和AML-3細胞，其中DZNep通過抑制蛋氨酸代謝、激活由組蛋白H3的第27個氨基酸上三甲基化異常沉默的基因，TSA屬于組蛋白去乙酰化酶抑制劑，通過實時定量聚合酶鏈反應檢測到具有抗腫瘤活性的CDKN1A（p21）、EGR3、FBXO32、CD86、SPARC和CDKN2B（p15）再表達，而單獨地西他濱治療僅能使50%TSGs再表達，提示地西他濱與其他藥物聯合，將能增加其表觀治療效應[27]。
總之，一系列研究提示去甲基化藥物治療可改善伴有相關表觀遺傳學突變的髓系腫瘤的不良預后[1,15,28-29]，但仍需要更多的大型研究來進一步證實。
5 結語
至今，多個工作組對髓系腫瘤中某些突變的表觀調控基因的活性和表觀遺傳學修飾對基因轉錄的影響進行了相關研究，并為髓系腫瘤的治療干預提供了新的靶向目標，但是，對表觀遺傳學改變導致的生物學效應的理解還處于初期階段，尚不能精確地描述這些突變如何促使髓系腫瘤發生。為了把這些見解轉化為新型的治療方案，還需要完善更有說服力的臨床試驗。