长读长测序揭示急性髓系白血病转录异构体多样性驱动分子亚型与预后评估新机制

本研究通过牛津纳米孔长读长测序技术(ONT)对60例急性髓系白血病(AML)骨髓样本进行全转录组分析，鉴定出119,278种未注释转录异构体，其中80,294个具有完整开放阅读框(ORF)。研究团队建立了首个AML特异性转录异构体数据库(AMLisoDB)，通过非负矩阵分解(NMF)聚类将AML分为8个分子亚型，开发了基于10个关键异构体的预后模型(TIR)，并揭示了异构体模块与骨髓细胞组成、免疫特征的因果关系。该研究为AML精准分型和靶向治疗提供了全新视角。

　　

急性髓系白血病(AML)作为最具侵袭性的血液系统恶性肿瘤，其临床异质性和治疗抵抗始终是临床面临的重大挑战。尽管近年来靶向FLT3、IDH1/2等基因突变的疗法取得进展，但多数患者仍缺乏明确治疗靶点。传统研究多聚焦于基因突变和表达差异，而占人类基因组95%的转录组复杂性——特别是由替代剪接(alternative splicing)产生的转录异构体(transcript isoform)多样性——在AML发病中的作用长期被忽视。短读长测序技术难以准确解析全长转录本结构，导致异构体层面的分子机制成为"暗物质"。正是这一知识空白，促使Xiaoguang Shi等研究者开展这项开创性工作。

研究团队采用多组学整合策略，关键技术包括：1)对60例初治AML骨髓样本进行牛津纳米孔技术(ONT)长读长测序，结合175例RNA-seq样本构建转录组图谱；2)整合五种权威数据库(GENCODE/RefSeq/Ensembl/CHESS3/GTEx)建立GERCG参考数据集；3)通过StringTie/TALON/FLAIR三种算法组装转录本，经SQANTI3质控获得382,728个高质量异构体；4)基于LC-MS/MS质谱验证未注释异构体的翻译潜能；5)应用非负矩阵分解(NMF)进行分子分型；6)开发转录异构体风险(TIR)预后模型；7)采用因果加权基因共表达网络分析(CWGCNA)解析基因型-表型关联。

长读长测序揭示AML转录异构体多样性

通过ONT测序发现119,210个未注释异构体(占总数31.16%)，结构分析显示其具有更短长度(2,174 vs 3,021 nt)、更少外显子(4.7 vs 6.2)和更短3'UTR(481 vs 1,023 nt)等特征。LC-MS/MS验证9,812个(12.22%)未注释异构体具有翻译活性，如CAMP基因新发现的15个异构体中，5个通过质谱验证，部分缺失LPS结合域或信号肽。

异构体谱定义AML分子亚型

基于26,760个上调异构体的NMF聚类将175例患者分为8个亚型：C1(PML::RARA融合为主)、C2(RUNX1::RUNX1T1融合)、C3(CEBPA突变)、C4(NPM1突变)、C5(CBFB::MYH11融合)、C6/C8(AML-MR伴不同免疫特征)和C7(Notch通路激活)。C6/C8亚型呈现最高T细胞耗竭评分(TEX)，但机制迥异——C8通过HLA-I高表达和Treg扩增介导抗原过载耗竭，而C6则表现为免疫检查点(PD-1/CTLA4/LAG3)过表达伴抑制信号缺失。

TIR模型优化预后分层

LASSO回归筛选的10个异构体(如AML-FTH1-N00010、AML-CD44-N00006等)构建的TIR模型，在87例非APL患者中显示高风险组中位生存期显著缩短(11.4 vs 未达到，p<0.001)。该模型在TCGA-LAML队列验证成功，且能完善ELN风险分层对中国人群的预测效能。

因果网络解析基因型-表型关联

CWGCNA鉴定31个共表达模块，其中ME04(单核细胞分化)与KRAS/PTPN11/SETBP1突变相关，ME06/ME16(嗜碱性正成红细胞)关联CELSR1/GOLGA2突变。特别发现KALRN突变与细胞骨架重塑模块ME22的强相关性，为AML侵袭性提供新机制解释。

这项发表于《Cell Reports》的研究首次系统绘制了AML全转录异构体图谱，突破性地揭示：1)异构体多样性是AML分子异质性的核心驱动力；2)未注释异构体通过产生功能变异蛋白参与白血病发生；3)基于异构体的分型比传统遗传学分类更能反映临床生物学特征；4)建立的AMLisoDB数据库为领域提供重要资源。该研究不仅为AML精准诊疗开辟新途径，其"基因突变→异构体模块→临床表型"的因果解析框架更为肿瘤研究提供范式转移。未来针对关键异构体(如CAMP变异体)的干预可能成为克服治疗抵抗的新策略。