DNMT3A R882突变在成人急性髓系白血病中的研究进展

王蕾，杨艳丽

（蚌埠医学院第一附属医院血液科，安徽 蚌埠 233000）

DNMT3A R882突变在成人急性髓系白血病中的研究进展

王蕾，杨艳丽

（蚌埠医学院第一附属医院血液科，安徽 蚌埠 233000）

DNA甲基化转移酶3A(DNMT3A)是重要的DNA甲基化转移酶之一，与血液系统恶性肿瘤的发生发展密切相关。近几年研究发现DNMT3A R882在成人急性髓系白血病(AML)中高频突变，并且成为研究热点。DNMT3A R882突变通过改变DNMT3A结构，使DNMT3A酶活性下降、全基因组DNA低甲基化，促进成人AML发生发展。DNMT3A R882突变在成人AML患者完全缓解(CR)时的长期存在，是预后不良的主要生物分子学标志，同时也意味着常规的微小残留病灶监测(MRD)不能作为R882突变的分子标志。现就近几年对成人AML患者中DNMT3A R882突变的研究进展做一综述。

急性髓系白血病；DNA甲基化转移酶3A；突变

急性髓系白血病(acute myeloid leukemia，AML)是髓系造血前体细胞增殖失控的恶性克隆性疾病，发病率占我国成人白血病首位，预后凶险。细胞形态学、免疫学、细胞遗传学和分子生物学是白血病中的MICM分型，是白血病分型及预后的重要依据。随着时代的发展，基因测序、PCR等各种技术的完善，成人AML中基因突变及表观遗传学改变日益受到关注。

DNA甲基化修饰是重要的表观遗传学机制，参与基因表达调控等生物学过程。DNA甲基化与恶性肿瘤之间的关系在过去20年已被大量报道，最初研究的重点在于启动子区域CpG岛高甲基化导致肿瘤抑制基因表达沉默，而DNA甲基化转移酶3A(DNA methyltransferase 3A，DNMT3A)在DNA甲基化修饰中起到重要作用。近几年越来越多的研究发现在成人AML中DNMT3A R882高频突变[1-9]，是患者分层治疗与判断预后的重要生物分子标志物。现总结近几年DNMT3A突变在成人AML中的研究结果。

1 DNMT3A R882突变在成人AML中的发病机制

研究发现敲除DNMT3A的骨髓造血干细胞将逐渐失去分化能力，并大量自我增殖，说明DNMT3A对细胞分化、造血微环境至关重要，是生物体生长发育不可或缺的物质[10-12]。DNMT3A位于人类2号染色体短臂2区3带(2p23)，是由23个外显子编码的长为130KDa的蛋白质，与DNMT1、DNMT2、DNMT3B、DNMT3L形成DNA甲基化转移酶家族。DNMT3A与DNMT3B主要负责从头甲基化，能够在完全去甲基化的CpG位点引入甲基，调控基因的表达。DNMT3L是DNMT3类似蛋白，缺乏酶的催化活性域，但可以通过与DNMT3A、DNMT3B的结合正向调节DNA从头甲基化活性[13]。

DNMT3A结构主要包括N端的PWWP(Pro-Trp -Trp-Pro)结构域、富含半胱氨酸的ADD(ATRX-DNMT3-DNMT3L)结构域和C末端高度保守的催化活性域。研究发现DNMT3A存在自抑制和主动形式两种异构体，当缺乏组蛋白H3时，DNMT3A为自抑制形式，ADD结构域结合到催化结构域，阻碍DNMT3A与DNA的亲和性；一旦DNMT3A招募到核小体，未修饰的组蛋白H3赖氨酸4(unmethylated histone H3 lysine 4，H3K4me0)与ADD结合，使DNMT3A从自抑制形式转变为相对稳定的构象，使DNA发生甲基化，并实现了DNA甲基化与组蛋白修饰之间的相互转换[14-15]。

另外DNMT3A与DNMT3L相互作用则形成DNMT3L-DNMT3A-DNMT3A-DNMT3L异源四聚体复合物，而DNMT3A R882位于DNMT3A内二聚体界面，二聚体界面含有DNA结合位点，在催化DNA甲基化反应中发挥重要作用[16-17]。Holz-Schietinger等[16]认为在成人AML中DNMT3A R882突变破坏了DNMT3A内二聚体界面，得到的DNMT3A四聚体仍然具有一定活性，但是DNMT3A与DNA迅速分离，使DNMT3A酶催化活性下降，降低了DNA甲基化模式。

Russler-Germain等[17]则通过提取核型正常的AML患者(normal karyotypeAML，NK-AML)的DNMT 3AWT/R882H细胞，发现野生型(wild type，WT)和R882H突变的DNMT3A多肽信号强度几乎相等，但细胞DNMT3A酶活性至少下降80%，说明DNMT3A R882突变具有显性抑制作用，能抑制野生型DNMT3A(wild type DNMT3A，WT-DNMT3A)酶活性，而非简单的单倍剂量不足[18]。

Challen等[12]发现DNMT3A缺失的细胞在GpG不同位置发生不同的甲基化改变(包括高甲基化、低甲基化)，且大多数低甲基化与血液系统恶性疾病相关。随后大量研究表明在成人AML中DNMT3AR882突变呈现全基因组低甲基化[17，19-20]，特别是HOX基因家族，呈现明显低甲基化趋势[19-20]。Qu等[19]则指出在NK-AML所有突变中，DNMT3A突变与DNA甲基化关系最密切，GpG岛大部分高甲基化，而DNMT3A R882突变全基因组CpG位置低甲基化，且主要集中在非CpG岛，包括GpG岛岸(距离GpG岛上游2kb)、GpG架(距离GpG岛2-4kb)、GpG公海(距离GpG岛＞4kb)。

DNMT3A R882突变在结构上破坏了四聚体状态，使自身催化性能下降，并且在细胞内存在显性负作用，抑制WT-DNMT3A酶活性，使DNMT3A R882突变的成人AML患者呈现全基因组低甲基化状态。然而CpG岛外其他CpG位置的DNA甲基化模式改变及DNA甲基化以外的其他表观遗传学修饰可能在驱动AML发病机制中起到一定作用，需进一步大规模研究。

2 DNMT3A R882在成人AML中的突变率

研究发现在各种恶性血液病中都存在DNMT3A突变，尤其是成人AML，其中60%是DNMT3A R882突变，而且几乎都是杂合突变，最常见的是R882H，其次是 R882C，其他突变如R882S、R882P、R882G、R882W[1-9]。在成人AML中DNMT3A R882突变率为9.3%～19.7%[1-4，9]，在成人NK-AML中的突变率为18.1%～27%[3，5-8]，说明DNMT3A R882突变更常见于成人NK-AML中。Hou等[1]、Zare-Abdollahi等[3]和El Ghannam等[6]发现在成人AML中，DNMT3A R882突变患者与WT-DNMT3A患者相比较，DNMT3A R882突变患者的年龄较大、白细胞计数较高、突变主要发生在M4及M5中，且差异有统计学意义，另外在按照NPM1和FLT-ITD3突变进行白血病危险程度的分组中，中危组R882突变发生率较高，且常伴有NMP1、FLT3-ITD等突变，特别是NMP1突变与R882突变关系密切。Hou等[1]还发现DNMT3A R882突变的成人AML患者骨髓原始细胞数、血小板计数比WT-DNMT3A患者高，且差异有统计学意义。也有研究发现成人AML中DNMT3A R882突变患者的白细胞计数、年龄大小、危险程度分组、骨髓原始细胞数、血小板计数等与WT-DNMT3A患者比较差异无统计学意义[4-5，21]。

3 DNMT3A R882突变在成人AML中的治疗

研究指出DNMT3A R882突变的成人AML患者使用大剂量蒽环类药物治疗后的总生存率(overall survival，OS)比使用标准剂量蒽环类药物治疗后显著延长，且有统计学意义[9，22]。这说明加大蒽环类药物剂量更有利于成人AML R882突变患者的治疗，但会引起更多副反应，所以要有针对性地使用，避免WT-DNMT3A患者使用大剂量蒽环类药物，反而缩短野生型患者生存期[9]。LaRochelle等[4]则认为使用完全缓解(complete remission，CR)率更高、副作用更少的伊达比星可使DNMT3A R882突变的成人AML患者比WT-DNMT3A患者OS及无病生存率(disease-free survival,DFS)显著延长，且差异有统计学意义。

地西他滨是DNA甲基转移酶抑制剂，临床大量使用于骨髓增生异常综合征患者，近几年也被逐渐运用于AML患者中。研究发现在NK-AML中使用地西他滨的DNMT3A R882突变患者CR率比WT-DNMT3A患者高，有统计学意义，且OS有延长倾向[8]，这与Metzeler等[23]发现的R882突变患者使用地西他滨CR率升高相一致。

DNMT3A R882突变一定程度上降低了该酶的活性，且大量研究表明R882突变全基因组呈现低甲基化状态[17，19-20]，这与地西他滨的去甲基化作用机制相反，但一部分R882突变患者仍能从中受益，或许与地西他滨其他未被知晓的作用机制有关，需进一步研究地西他滨对DNMT3AR882突变及AML患者的影响。

Xu等[5]认为在DNMT3A R882突变的成人AML患者中，接受异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation，allo-HSCT)患者比只接受化疗药物治疗患者的OS及DFS明显延长，且有统计学意义，说明allo-HSCT或许能逆转R882突变的不良预后。而Ahn等[7]发现在接受allo-HSCT的成人NK-AML患者中，DNMT3A R882突变联合FLT3-ITD突变患者比WT-DNMT3A患者或R882突变联合其他突变患者的无事件生存率(event-free survival，EFS)及OS下降、复发率增高，且有统计学意义，说明DNMT3A R882突变联合FLT3-ITD突变的成人AML患者即使是在接受allo-HSCT后也是预后较差、复发率很高的不良因素。

4 DNMT3A R882突变在成人AML中的预后

Ahn等[7]和Ibrahem等[21]指出虽然DNMT3A R882突变的成人AML患者的CR率与WT-DNMT患者相比差异无统计学意义，但R882突变患者缓解后复发率极高，是成人AML预后较差的分子生物学指标。有研究表明在成人AML中DNMT3A R882突变患者的OS及无复发生存率(relapse-free survival,RFS)低于WT-DNMT患者，且有统计学意义[1，3，5-8，21，24]，特别是在按照NPM1和FLT-ITD3突变进行白血病危险程度的分组中，高危组R882突变患者OS及DFS明显低于WT-DNMT患者[6]。

Ploen等[2]通过流式细胞学技术在成人AML患者中纯化提取的T细胞及B细胞发现即使在DNMT3A R882突变的AML患者CR时也存在R882突变，R882突变很可能存在于早期造血干细胞，这种细胞可在骨髓中分化成淋系和髓系祖细胞，并且克隆扩增抑制正常造血干细胞。在DNMT3A R882突变的患者中或在DNMT3A R882突变的成人AML患者取得CR后，一旦获得其他突变如NMP1突变，患者很有可能发展为AML或者CR后复发，所以在成人AML的发病机制中DNMT3A R882突变应该是优先于NPM1突变、FLT3-ITD等突变[25-27]存在于早期造血干细胞。与NPM1、FLT3-ITD等突变在成人AML患者CR时的消失不同，大部分DNMT3A R882突变患者使用标准剂量化疗药物获得CR时仍然能检测出R882突变的存在，即使AML患者在CR时R882突变消失，复发时可再次检测到R882突变[1-2，28-29]。R882突变的长期存在可能就是成人AML高复发率的主要原因，也意味着微小残留病灶监测(monitoring of minimal residual disease,MRD)不能作为成人AML中DNMT3A R882突变的生物学标志物[28]。

5 总结

在成人AML中，DNMT3A R882高频突变，该突变的发生可能早于其他突变长期存在于造血干细胞，一旦外界对机体内环境产生不适当的刺激，或致癌因子被激活、或抑癌基因沉默、或某个基因突变等，都有可能使R882突变激活驱动AML的发生发展。DNMT3A R882突变的长期存在可能是成人AML患者预后不良、高复发率的主要原因。然而DNMT3A R882突变如何导致AML的分子学机制在很大程度上还处于未知状态，仍需进一步深入研究，特别是R882突变对基因组甲基化状态改变的研究，并积极探索新的药物治疗及方案，联合allo-HSCT，尽可能减少患者复发率，延长患者生存期，提高患者生存质量。

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Advances of DNMT3A R882 mutation in acute myeloid leukemia

WANG Lei,YANG Yan-li.Department of Hematology,the First Affiliated Hospital of Bengbu Medical College,Bengbu 233000,Anhui,CHINA

DNA methyltransferase 3A(DNMT3A),one of important DNA methyltransferases,is closely related to the occurrence and development of hematologic malignancies.In recent years,studies have founded that there are more frequently DNMT3A R882 mutations in adult acute myeloid leukemia(AML),which becomes a hot topic.DNMT3A R882 mutation decreases the DNMT3A enzyme activity,makes genome-wide showing DNA hypomethylation and promotes the occurrence and development of adult AML by altering the structure of DNMT3A.The long-term presence of DNMT3A R882 mutations in complete remission(CR)of adult AML is a biological marker of poor prognosis, and it also indicates that routine monitoring of minimal residual disease(MRD)can not be used as a molecular marker of R882 mutation.Now this paper reviews the advances in study on DNMT3AR882 mutations of adultAML patients.

Acute myeloid leukemia;DNAmethyltransferase 3A;Mutation

R733.71

A

1003—6350（2017）05—0787—04

2016-05-25)

杨艳丽。E-mail：yangyanli0702@126.com

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.05.034