中国医科大学学报  2021, Vol. 50 Issue (3): 208-213

文章信息

傅煜, 张赫楠, 姜若腾, 符爽, 张继红
FU Yu, ZHANG Henan, JIANG Ruoteng, FU Shuang, ZHANG Jihong
288例确诊及疑似骨髓增生异常综合征患者基因突变分析
Mutational analysis of 288 patients with diagnosed and suspected myelodysplastic syndromes
中国医科大学学报, 2021, 50(3): 208-213
Journal of China Medical University, 2021, 50(3): 208-213

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收稿日期:2020-06-04
网络出版时间:2021-03-18 15:11
288例确诊及疑似骨髓增生异常综合征患者基因突变分析
中国医科大学附属盛京医院血液研究室, 沈阳 110022
摘要目的 应用二代测序技术对确诊及疑似诊断骨髓增生异常综合症(MDS)的患者进行基因突变检测,以分析不同类型MDS患者基因突变谱系。方法 选择2015年8月至2019年12月就诊于中国医科大学附属盛京医院的确诊及疑似MDS患者288例,应用二代测序技术检测患者的基因突变,分析各突变在不同类型MDS患者中的分布差异及确诊MDS与疑似MDS患者的突变谱系差异。结果 在201例确诊患者中,基因突变存在年龄差异,SF3B1ASXL1突变好发于老年组、TP53突变好发于中老年组、ETV6SETBP1突变好发于青年组;基因突变存在分型差异,SF3B1突变关联MDS伴环形铁粒幼红细胞增多(MDS-RS)、TET2突变相较MDS伴原始细胞增多(MDS-EB)更好发于MDS-RS患者;基因突变存在染色体危险分级差异,IDH2突变好发于分级差组、TP53突变好发于极差组。相较于疑似MDS患者的突变,确诊患者更易获得ASXL1NRASTP53基因突变。结论 MDS患者突变谱系存在年龄、型别及核型分级差异,并与疑似病例间存在突变差异。这些特异性改变可能为MDS的诊断和预后判断提供帮助。
关键词骨髓增生异常综合症    基因突变    二代测序    
Mutational analysis of 288 patients with diagnosed and suspected myelodysplastic syndromes
Hematology Laboratory, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110022, China
Abstract: Objective To detect the distribution of gene mutations in patients with myelodysplastic syndrome (MDS) of different clinical types, based on next-generation sequencing technology (NGS). Methods Specimens were collected from newly diagnosed MDS patients (201 cases) and suspected patients (87 cases) from August 2015 to December 2019 at Shengjing Hospital of China Medical University. Seventeen genes were detected using NGS to analyze the differences in patients. Results In newly diagnosed MDS patients, differences were observed depending on the age, clinical type, and karyotype. SF3B1 and ASXL1 gene mutations were common in elderly patients, TP53 mutations were common in middle-aged and elderly patients, while ETV6 and SETBP1 mutations were more common in younger patients. SF3B1 mutations were strongly related to the type of MDS-RS. Compared with the type of MDS-EB, TET2 mutations usually occur in patients with an MDS-RS type. IDH2 gene mutations were related to the poor-risk karyotype group, and TP53 mutations tended to occur in the very poor-risk karyotype group. Compared to suspected patients, diagnosed MDS patients harbored remarkable ASXL1, NRAS, and TP53 gene mutations. Conclusion Gene mutations in MDS patients exhibit distinct differences depending on the age, clinical type, and karyotype, and there are also differences between the diagnosed and suspected patients. These differences may aid MDS clinical diagnosis, prognosis assessment, and risk stratification.

骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)是一组异质性很强的造血干细胞克隆性疾病,并具有高风险向白血病转化的特点,临床诊断和治疗均极为复杂。另外,由于早期MDS细胞形态改变不明显,临床表现隐匿,给这一部分患者的确诊及治疗带来难度。早期MDS诊断主要通过骨髓形态及染色体核型检测,随着二代测序技术的应用,基因突变谱系在MDS中的分布开始为临床诊疗提供依据。世界卫生组织2016版MDS修订分型亦将SF3B1基因突变纳入MDS伴环形铁粒幼红细胞增多(MDS-ring sideroblasts,MDS-RS)的诊断依据[1]。随着研究的不断深入,会有更多的分子标记出现。本研究通过探索确诊MDS各类型以及确诊与疑似MDS间基因突变差异,为MDS的诊断及分型提供分子依据。

1 材料与方法 1.1 临床资料

选取2015年8月至2019年12月就诊于我院的201例确诊MDS患者及87例疑似MDS患者骨髓标本。所有入组确诊及疑似MDS患者均符合2019年版中国MDS诊断和治疗指南[2]的相应标准。MDS确诊患者的分型参照2016年WHO分型标准,包括MDS伴原始细胞增多(MDS-excess blasts,MDS-EB)、MDS伴单系病态(MDS-single lineage dysplasia,MDS-SLD)、MDS伴多系病态(MDS-multilineage dysplasia,MDS-MLD)、MDS-RS以及MDS未分型(MDS-unclassifiable,MDS-U)。患者一般临床资料见表 1

表 1 患者一般临床资料 Tab.1 Characteristics of patients
Group n Gender Age(year)
Male Female Median Range
Diagnosed MDS 201 115 86 60 6-89
  MDS-EB 127 76 51 61 6-89
  MDS-SLD/MLD 50 26 24 60 26-82
  MDS-RS 22 12 10 60 13-83
  MDS-U 2 1 1 64 51-77
Suspected MDS 87 50 37 56 5-87

1.2 骨髓单个核细胞处理及样本检测

将抗凝骨髓离心取单个核细胞于细胞裂解液(天根生化科技北京有限公司)中,混匀后静置裂解10 min,并离心留取单个核细胞沉淀。应用过柱法(天根生化科技北京有限公司)提取DNA以备下一步测序。

1.3 二代测序检测基因突变

应用MDS基因突变二代测序检测试剂(上海源奇生物医药科技有限公司),测序深度3 000源。所检测基因中包括2019年专家指南中的必检基因(SF3B1),推荐的选做基因(RUNX1ASXL1DNMT3AIDH1IDH2NRASSETBP1SRSF2TET2TP53U2AF1EZH2ZRSR2)以及MDS中常见的其他突变基因(JAK2ETV6)共17个。按功能分类,这17个基因涉及RNA剪切、DNA甲基化、组蛋白修饰、转录因子、肿瘤抑制因子、信号转导通路等6大功能,在MDS发生发展转归中起重要作用。

1.4 统计学分析

采用SPSS 19.0软件对数据进行统计学分析。描述性数据分析应用中位数、最大值、最小值相结合的方法。多独立样本两两比较及总体比较应用Mann-Whitney U检验及Kruskal-Wallis H检验进行。计数资料的比较应用χ2检验。P < 0.05为差异有统计学意义。在本研究中,由于纳入的MDS-U患者仅2例,容易在统计计算中造成系统误差,因此所有涉及确诊患者各类型间统计的计算均未涉及MDS-U这一类型。

2 结果 2.1 患者一般资料分析

纳入研究的201例确诊及87例疑似MDS患者在年龄(P = 0.289)及性别(P = 1.000)方面差异无统计学意义,同时在确诊的3类MDS患者间,年龄(P = 0.905)及性别(P = 0.616)的差异也无统计学意义。进一步将确诊患者按年龄分为3组:青少年组(< 30岁,13例),中年组(30~ < 60岁,83例)和老年组(≥60岁,103例)。结果显示,好发于老年组的基因突变为SF3B1ASXL1;好发于青少年组的基因突变为ETV6SETBP1;而TP53基因突变仅发生于中年组及老年组,老年组的突变比例更高。同时,在疑似MDS患者中比较3个年龄组间基因突变差异,无统计学意义(P > 0.05)。见表 2

表 2 201例确诊患者基因突变的年龄差异分析[n (%)] Tab.2 Age-related mutation analysis of 201 MDS patients [n (%)]
Gene Age group(year) P
< 30 30- < 60 ≥60
SF3B1 1(7.69) 6(7.23) 20(19.42) 0.047
ASXL1 2(15.38) 13(15.66) 31(30.10) 0.050
ETV6 2(15.38) 3(3.61) 1(0.97) 0.024
SETBP1 2(15.38) 1(1.20) 5(4.85) 0.042
TP53 0(0.00) 9(10.84) 28(27.18) 0.003

2.2 确诊MDS患者突变基因频次分析

在201例确诊患者中,发生基因突变的患者149例(74.1%)。在确诊的各类型患者之间,突变阳性率的差异均存在统计学意义(P = 0.041)。确诊患者中突变频率最高的5种基因分别为ASXL1TP53U2AF1SF3B1TET2。MDS-EB患者突变频率最高的5种基因分别为ASXL1TP53U2AF1RUNX1DNMT3A,MDS-SLD/MLD患者为ASXL1U2AF1TP53SF3B1TET2,MDS-RS患者为SF3B1TET2ASXL1TP53DNMT3A。在突变个数方面,确诊患者各类型之间差异无统计学意义(P = 0.189),见表 3

表 3 288例确诊及疑似病例突变特征 Tab.3 Mutation characteristics of 288 diagnosed and suspected MDS patients
Parameters MDS-EB MDS-SLD/MLD MDS-RS P Diagnosed MDS Suspected MDS P
Positive rate[n(%)] 89(70.1) 37(74.0) 21(95.5) 0.041 149(74.1) 31(35.6) < 0.001
Mutation number(x±s) 1.28±0.00 1.24±0.00 1.64±0.92 0.189 1.31±1.11 0.62±1.11 < 0.001
RNA splicing[n(%)] < 0.001 0.003
  SF3B1 7(5.51) 6(12.00) 14(63.64) < 0.001 27(13.43) 7(8.05) 0.235
  SRSF2 9(7.09) 2(4.00) 2(9.09) 0.684 13(6.47) 1(1.15) 0.072
  U2AF1 24(18.90) 10(20.00) 2(9.09) 0.731 36(17.91) 9(10.34) 0.101
  ZRSR2 0(0.00) 2(4.00) 0(0.00) 0.13 2(1.00) 1(1.15) 1
DNA methylation[n(%)] 0.134 0.183
  DNMT3A 11(9.44) 5(10.00) 3(13.64) 0.624 20(9.95) 4(4.60) 0.166
  IDH1 3(2.36) 1(2.00) 0(0.00) 1 4(1.99) 2(2.30) 1
  IDH2 4(3.15) 1(2.00) 0(0.00) 1 5(2.49) 3(3.45) 0.701
  TET2 6(4.72) 6(12.00) 6(27.27) 0.002 19(9.45) 5(5.74) 0.3
Histone modification[n(%)] 0.968 0.054
  ASXL1 30(23.62) 11(22.00) 5(22.73) 0.741 46(22.89) 10(11.49) 0.024
  EZH2 1(0.79) 0(0.00) 0(0.00) 1 1(0.50) 2(2.30) 0.218
Transcription factor[n(%)] 0.228 < 0.001
  NRAS 10(7.87) 0(0.00) 0(0.00) 0.157 10(4.98) 0(0.00) 0.035
  RUNX1 15(11.81) 5(10.00) 0(0.00) 0.127 20(9.95) 3(3.45) 0.09
  ETV6 5(3.94) 1(2.00) 0(0.00) 1 7(3.48) 0(0.00) 0.106
  SETBP1 5(3.94) 2(4.00) 1(4.55) 0.713 8(3.98) 1(1.15) 0.252
Signal transduction pathway[n(%)] 1 0.908
  CBL 3(2.36) 1(2.00) 0(0.00) 1 4(1.99) 1(1.15) 0.687
  JAK2 2(1.57) 0(0.00) 0(0.00) 1 2(1.00) 1(1.15) 1
Tumor suppressor[n(%)] 0.891 0.001
  TP53 25(19.70) 9(18.00) 3(13.64) 0.969 37(18.41) 3(3.45) 0.001

具体分析17个基因的分布,发现SF3B1P < 0.001)、TET2P = 0.002)在组间的差异存在统计学意义。由于以上2个基因运用的是多样本差异检验,进一步进行了3种MDS类型间针对SF3B1TET2基因的两两比较,显示TET2的组间差异主要表现在MDS-EB与MDS-RS之间(P < 0.001),而SF3B1的组间差异则分别表现于MDS-EB与MDS-RS(P < 0.001)、MDS-SLD/MLD与MDS-RS(P < 0.001)之间,提示与MDS-EB相比TET2突变更好发于MDS-RS患者,而SF3B1在MDS-RS中的突变频率亦显著高于另外两型。在按功能分类的基因突变比较中,确诊患者各类型间RNA剪接功能差异明显(P < 0.001)。

2.3 确诊及疑似MDS患者间基因突变差异分析

在确诊及疑似MDS患者间,发生基因突变阳性的确诊患者149例(74.1%),疑似MDS患者31例(35.6%),突变阳性率的差异存在统计学意义(P < 0.001),确诊MDS患者基因突变阳性率高于疑似患者。疑似病例突变频率最高的5种基因分别为ASXL1U2AF1SF3B1TET2DNMT3A。在突变个数方面,确诊患者与疑似患者间差异有统计学意义(P < 0.001),提示确诊MDS患者发生基因突变的个数更多,见表 3

进一步比较确诊MDS与疑似MDS间的基因分布差异,发现ASXL1P = 0.024)、NRASP = 0.035)和TP53P = 0.001)3个基因在组间的差异存在统计学意义,其中NRAS突变仅发生于确诊MDS,ASXL1TP53基因在确诊患者中的突变频率也显著高于疑似病例,提示该3个基因与MDS相关。

2.4 确诊MDS染色体分层与基因突变分析

本研究共收录的确诊MDS患者,除去未进行染色体检测及染色体无分裂像患者35例,参照IPSS-R预后分层原则,将166例确诊MDS患者预后分为极好(1例)、好(119例)、中等(22例)、差(7例)和极差(17例)5级。分析各风险水平MDS患者的基因突变情况,由于极好组缺乏统计学资料,因此下列比较仅讨论其他4组。在突变个数方面,各组间差异无统计学意义。各组间IDH2(P = 0.009)、TP53(P < 0.001)突变频率的差异存在统计学意义。IDH2基因突变在预后差组的发生频率显著高于其他组,而TP53基因在预后极差组的发生频率显著高于其他组,见表 4

表 4 166例确诊MDS患者各染色体核型分层间基因突变特征 Tab.4 Mutation characteristics of 166 diagnosed MDS patients with different karyotypes
Parameters Karyotype risk P
Good Intermediate Poor Very poor
Mutation number(x±s) 1.37±1.09 1.73±1.49 1.14±1.35 1.29±0.85 0.299
RNA splicing [n(%)]         0.160
  SF3B1 21(17.65) 3(13.64) 0(0.00) 1(5.88) 0.374
  SRSF2 9(7.56) 2(9.09) 1(14.29) 0(0.00) 0.663
  U2AF1 22(18.49) 8(36.36) 0(0.00) 2(11.76) 0.091
  ZRSR2 2(1.68) 0(0.00) 0(0.00) 0(0.00) 1.000
DNA methylation [n(%)]         0.817
  DNMT3A 13(10.92) 0(0.00) 0(0.00) 3(17.65) 0.198
  IDH1 4(3.36) 0(0.00) 0(0.00) 0(0.00) 0.798
  IDH2 2(1.68) 0(0.00) 2(28.57) 0(0.00) 0.009
  TET2 14((11.76) 3(13.64) 0(0.00) 0(0.00) 0.376
Histone modification [n(%)]         0.400
  ASXL1 30(25.21) 8(36.36) 2(28.57) 2(11.76) 0.382
  EZH2 1(0.08) 0(0.00) 0(0.00) 0(0.00) 1.000
Transcription factor [n(%)]         0.144
  NRAS 5(4.20) 3(13.64) 0(0.00) 0(0.00) 0.134
  RUNX1 13(10.92) 2(9.09) 1(14.29) 2(11.76) 1.000
  ETV6 3(2.52) 2(9.09) 0(0.00) 0(0.00) 0.380
  SETBP1 4(3.36) 2(9.09) 1(14.29) 0(0.00) 0.179
Signal transduction pathway [n(%)]         0.285
  CBL 3(2.52) 1(4.55) 0(0.00) 0(0.00) 1.000
  JAK2 1(0.08) 1(4.55) 0(0.00) 0(0.00) 0.481
Tumor suppressor [n(%)]         < 0.001
  TP53 15(12.61) 2(9.09) 1(14.29) 12(70.59) < 0.001

3 讨论

随着二代测序技术的高速发展,多种对MDS具有诊断、预后判断、指导治疗意义的基因不断涌现。MDS多发于老年,其造血细胞克隆性异常与MDS的发病相关[3]。本研究发现SF3B1ASXL1突变好发于老年,ETV6SETBP1突变好发于青年,而TP53突变仅出现于中老年。研究[4-5]指出血液系统恶性肿瘤中DNMT3AASXL1TET2基因突变的发生率随年龄增长而显著上升,与本研究结果相符。目前尚无文献报道ETV6突变的年龄趋势,但ETV6可通过对细胞进行剪接调控参与MDS的发生,而剪接调控是导致衰老的重要因素,提示ETV6基因是年龄相关致病因子[6]SETBP1基因突变可见于多种血液病[7],MAKISHIMA等[8]在对急性髓系白血病(acute myelogenous leukemia,AML)患者的分析中发现该突变多发于老年,与本研究结果不一致,可能是由于AML恶性程度更高,年龄的累积负荷更大。也不除外人种及样本量造成的差异。TP53是重要的抑癌基因,本研究发现TP53突变在MDS中存在年龄差异。多项研究[9-11]证实该基因突变在血液系统恶性肿瘤中呈现高龄突变趋势,与本研究结果相符。

本研究发现确诊MDS类别间存在突变差异。SF3B1TET2在MDS-RS组突变率更高。有文献[12-13]报道TET2突变与正常核型相关,MDS-RS患者多为正常核型,而MDS-EB患者多伴核型异常,提示与TET2的正常核型关联性存在某种内在联系。目前针对MDS的基因突变极少涉及类别间差异研究,本研究虽然样本量较小,但也可为类别研究提供探索性思路。

本研究结果显示,MDS患者不同核型组的突变基因存在差异。IDH2突变好发于预后差组,而TP53基因在预后极差组的突变率更高。有研究[14]发现7.2%MDS患者伴TP53突变,且与复杂核型、预后高危及中位总生存期短相关,与本研究一致。对于IDH2基因的在MDS中的研究一直存在争议,部分研究者认为IDH2突变的MDS患者具有更短的总生存期和无病生存期,预后不良。也有研究[15-16]证明IDH2与MDS的风险评估及预后关系不明。本研究结果显示,IDH2突变更易发生于核型差的预后分组,这为IDH2的预后不良假说提供了支持。

通过疑似与确诊MDS患者的突变比对,发现ASXL1NRASTP53基因在确诊患者中的突变率明显高于疑似患者,其中NRAS突变仅发生于确诊患者。LINDSLEY等[17]发现ASXL1TP53DNMT3ATET2RUNX1是MDS最为常见的5种基因突变,与本研究部分相符。而NRAS基因突变虽常见于粒单核细胞白血病,但在诊断MDS时,当存在一定的形态学证据,却不完全符合MDS的诊断标准时,NRAS突变可提供支持性证据[18]。上述发现提示这种确诊患者的倾向性突变可能应用于MDS的辅助诊断,为疑似患者的确诊提供帮助。

综上,本研究结果显示,MDS患者的基因突变存在年龄、分型及危险分层差异,而确诊MDS与疑似患者之间也存在明显突变差异,这将为MDS的诊断、分型及预后判断提供帮助。

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