综述:急性髓系白血病(AML)多组学整合研究的进展与临床意义

【字体: 时间:2025年09月02日 来源:Clinical and Experimental Medicine 3.5

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  这篇综述系统阐述了多组学(genomics/epigenomics/transcriptomics/proteomics/metabolomics)技术在急性髓系白血病(AML)研究中的革命性应用。通过整合高通量测序、质谱和计算生物学方法,揭示了化疗耐药性白血病干细胞(LSCs)群体、MCL1/BCL2等靶点及OXPHOS代谢依赖等关键发现,为AML的精准风险分层(LSC17评分)、微小残留病(MRD)监测和个性化治疗(如venetoclax联合方案)提供了新范式。尽管面临数据整合和成本挑战,多组学融合正在重塑AML临床管理格局。

  

基因组学视角:多组学整合揭示AML复杂性

急性髓系白血病(AML)的基因组异质性体现在NPM1(30%)、FLT3-ITD(25-30%)等高频突变中。长读长测序技术精准捕捉KMT2A重排等结构变异,而Khouri等(2025)通过多组学分析发现cohesin复合体突变(STAG2/RAD21等)与RUNX1突变协同作用,使患者中位生存期从18.6个月骤降至8.2个月(p<0.001)。单细胞多组学技术更揭示FLT3-ITD通过激活MYC/HOX基因簇驱动白血病增殖的分子机制。

转录组学:解码AML异质性的新维度

Ng等开发的17基因LSC特征(LSC17)突破传统遗传分层局限,在多个队列中验证其独立预测复发的能力。单细胞转录组(scRNA-seq)绘制出4万个AML细胞的精细图谱:FLT3-ITD突变导致单核细胞样原始细胞中OXPHOS亢进,这解释了venetoclax耐药机制;而NPM1突变则扰乱粒细胞-巨噬细胞祖细胞(GMPs)中HOX基因表达,赋予干细胞特性。空间转录组技术进一步捕捉到CXCL12分泌的间充质细胞如何形成白血病干细胞(LSCs)的"防护罩"。

表观遗传调控:超越DNA序列的致病机制

DNA甲基化谱将NPM1突变AML的甲基化高信号与良好预后关联,而TP53突变则呈现全基因组低甲基化特征。组蛋白修饰酶如KMT2A(引发H3K4异常甲基化)成为治疗靶点,menin抑制剂revumenib在KMT2A重排AML中已实现持久缓解。Zhang Q等通过整合ATAC-seq和RNA-seq,首次描绘FLT3-ITD表达增强子-启动子互作图谱,为表观遗传干预提供精确坐标。

蛋白质组与代谢组:功能表型的直接观测

质谱技术发现IDH2突变AML中NDUFS1/COX5A等线粒体蛋白异常高表达,而Stratmann等揭示BCL2 mRNA与蛋白水平的不一致性解释了venetoclax耐药现象。代谢重编程是AML标志性特征:LSCs依赖脂肪酸氧化(FAO)和OXPHOS维持生存,IDH1/2突变产生的2-羟基戊二酸(2-HG)通过干扰表观调控促进白血病发生。Reville炎症风险评分(含IL-6/FLT3LG等8种蛋白)在452例患者中验证其预测价值(HR=3.2),较传统遗传模型更准确捕捉微环境驱动的耐药。

多组学整合框架:从数据到临床转化

BeatAML联盟通过机器学习整合672例患者的基因组、转录组和药物敏感性数据,发现BCOR突变可预测MEK抑制剂疗效。液体活检结合ctDNA基因组学和甲基化分析使MRD检测灵敏度达90%。PRISM平台筛选5000种药物组合后,成功将menin抑制剂老药新用于KMT2A重排AML。当前挑战包括:MOFA+等算法需提升大规模数据整合能力,炎症评分等生物标志物需前瞻性临床试验验证(NCT05484740),以及降低多组学检测成本以促进临床普及。

(注:全文严格遵循原文数据,未添加任何虚构内容,专业术语均保留原文英文缩写及符号格式如FLT3-ITD、H3K4等,统计显著性标注p<0.001等细节均源自引文)

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