综述：真性红细胞增多症的分子异常及其相关临床特征

《Medical Sciences》：Molecular Abnormalities and Associated Clinical Features in Polycythemia Vera

　　

背景/目的：骨髓增殖性肿瘤是一组影响骨髓的克隆性髓系恶性肿瘤，包括真性红细胞增多症（PV）、原发性血小板增多症（ET）和原发性骨髓纤维化（PMF）。大多数PV患者由JAK2-V617F突变引起，其表型特征为红细胞的过度产生和蓄积。PV与显著的发病率相关，包括血栓事件风险和血液学演变（骨髓纤维化或白血病转化）风险，以及生存期缩短。除了JAK2-V617F突变外，PV患者还表现出其他分子异常。本研究的目的是回顾近期关于PV中观察到的分子异常的研究。方法：对最新文献进行了广泛检索，选择并批判性分析了最相关的研究。结果：近年来开展的研究提供了PV的广泛分子分析，显示了其异质性，许多患者存在额外的细胞遗传学和基因突变，这些突变促进了疾病的发展和演变。结论：PV是一种复杂的疾病，需要在诊断时从分子水平进行仔细表征，以便随时间监测以预测血栓并发症和血液学演变的风险，并接受适当的治疗。

1. 引言

骨髓增殖性肿瘤（MPNs）是造血系统的恶性克隆性疾病，其特征是成熟血细胞的过度生成。存在三种主要类型的BCR-ABL阴性MPN：真性红细胞增多症（PV）、原发性血小板增多症（ET）和骨髓纤维化（MF）。这三种MPN由三个不同基因的功能获得性突变引起：JAK2、CALR和MPL。特别是，JAK2-V617F存在于超过95%的PV患者以及约一半的ET和MF患者中，而CALR和MPL突变主要与ET和PMF相关；少数ET和PMF患者为三阴性。大约一半的这些患者因9号染色体上的单亲二倍体而发展为该JAK2突变的纯合子状态，这与更高的疾病负荷相关。其余2-5%的PV患者携带位于JAK2基因第12号外显子的突变。PV的特征是红细胞（RBCs）的过度生成。典型的PV自然病程通过不同阶段进展：一个由造血干细胞水平的JAK2-V617F突变发生启动的临床前阶段；随后是突变克隆扩增的阶段，这需要数十年并导致临床可检测的PV疾病发展；一个慢性临床阶段，其持续时间可达30-35年，如果不被危及生命的血栓事件中断；在10-20%的患者中，疾病可能经历血液学转化，导致骨髓纤维化或急性白血病转化。

3. 起始和驱动改变

JAK2-V617F突变导致涉及结构和生化级联反应的致癌程序，决定JAK2蛋白转变为组成性激活状态。该突变由一个单核苷酸替换（G→T）组成，将密码子617处的缬氨酸（V）替换为苯丙氨酸（F）。此突变决定了自身抑制功能的丧失：正常的JAK2蛋白包含一个活性酪氨酸激酶结构域（JH1）和一个相邻的、催化失活的假激酶结构域（JH2）；JH2结构域作为一个自身抑制性制动器，在没有细胞因子刺激的情况下保持低基线激酶活性；JAK2-V617F突变破坏了JH2结构域的稳定性，打破了其对激酶结构域JH1的自身抑制活性。功能后果是JAK2被组成性激活，不再严格要求细胞外配体如促红细胞生成素（Epo）或血小板生成素（Tpo）的结合来启动细胞信号传导。组成性JAK2激活决定了其靶点的磷酸化：特别是，过度活跃的JAK2持续磷酸化细胞因子受体的胞质尾区，从而招募并激活信号级联反应，如STAT、PI3K/AKT和RAS/MAPK。持续的JAK-STAT通路激活促进了髓系和巨核细胞祖细胞的失控性增殖和存活；MAPK和PI3K/AKT通路进一步刺激细胞周期进程并通过抑制凋亡促进细胞存活。JAK2-V617F引发的分子和生化机制导致了表征MPN疾病的几个重要临床后果。第一个临床上直接相关的后果是，JAK2-V617F突变的干细胞获得了显著的存活和增殖优势，导致红细胞或血小板的异常积累。第二个临床相关后果是，突变细胞产生异常水平的促炎细胞因子，有助于在骨髓中产生维持肿瘤生长和症状负担的炎症微环境。此外，JAK2-V617F突变通过与多种机制相关的因素促进血栓和血管缺陷。JAK2-V617F是一个疾病驱动因子，因为它是一个致病事件，可以单独启动、促进和维持MPN疾病，无需额外的合作突变。然而，JAK2-V617F也是一个克隆驱动因子，因为它可以是克隆性造血（CH）的标志物，对应于一种癌前病变。从CH到MPN的转化是一个多步骤过程；虽然驱动突变如JAK2-V617F的获取启动了CH，但几种生物学、环境和遗传因素有利于这些突变干细胞扩增为临床MPN。在遗传因素中，一些是遗传起源的，在选择更易从CH转化为MPN的个体中起作用。第二种遗传机制是由非驱动基因突变代表的，它们与驱动基因突变合作，有利于JAK2-V617F突变干细胞的扩增。事实上，NGS研究表明，诊断时的PV平均有6.5个体细胞基因突变，尽管其中一部分突变由“过客”突变组成。额外的非驱动突变可通过两个不同的细胞步骤获得：要么在初始JAK2-V617F驱动突变之后，通过分支进化过程获取额外突变，定义在不同步骤分叉的克隆；要么在JAK2-V617F驱动突变之前，因为驱动突变是在一个已经携带TET2、DNMT3A、ASXL1、SRSF2和SF3B1等基因突变的白血病前期克隆中获得的。非驱动突变主要属于三类：表观遗传调控、RNA剪接和肿瘤抑制。炎症机制是调节突变造血干细胞扩增的重要调节因子。最后，可能有助于促进克隆性MPN扩增的机制是免疫系统逃逸。

4. JAK2-V617等位基因负荷及相关临床特征

JAK2-V617变异等位基因频率（VAF），也称为等位基因负荷，代表携带突变等位基因的测序读长或检测等位基因的比例。在PV患者中，VAF > 50%通常与较高的静脉血栓风险、较大的脾肿大以及向骨髓纤维化的潜在进展相关。PV中的干细胞适应度与造血干细胞和祖细胞区室中的JAK2-V617 VAF相关，这些区室中较高水平与较高的适应度水平相关。在临床层面，外周血中高JAK2-V617 VAF是血管并发症和向PV后骨髓纤维化进展的既定危险因素。PB JAK2-V617 VAF > 50%即使在对既往事件、白细胞计数和年龄进行调整后，也是静脉血栓风险增加的因素。一项荟萃分析显示，JAK2-V617F VAF较高的患者出现瘙痒、脾肿大、血栓形成、骨髓纤维化和急性髓系白血病（AML）的倾向显著增加。此外，JAK2-V617F VAF较高的患者白细胞和血细胞比容计数显著更高。

5. PV中的细胞遗传学异常

大约15-20%的PV患者在诊断时表现出异常核型，其频率随时间推移以及在纤维化或白血病转化过程中增加。PV中最常见的染色体改变是三体9、男性Y染色体缺失、20号染色体长臂缺失和三体8。许多研究调查了染色体异常在PV进展中的作用。2017年，Tang等人对一大群PV患者的CA特征和临床意义进行了广泛分析，包括处于红细胞增多期、PV后骨髓纤维化、加速期和急变期的患者。CA的频率在这些不同的PV阶段发生了很大变化：PP期为20%，PP后MF为45%，加速期/急变期为90%。同样，CA的类型在不同的PV阶段也发生了变化：单一异常包括del(20q)、+9和+8是PP患者中最常见的CA；在MF患者中单一CA较少见，+8和+9罕见或缺失，并且存在24%的复杂核型；在加速期/急变期中单一CA几乎不存在，以CK为主。根据所有获得的数据，制定了细胞遗传学异常的预后风险评估，确定了三个风险组：低风险组，包括核型正常和仅有+8、+9异常的患者；中危组，包括仅有del(20q)和双染色体异常的患者；高危组，包括CK患者。最近的研究表明，9p LOH作为PV向MF转化的一个因素发挥作用。Oh等人在REVEAL研究背景下评估了JAK2-V617F和9p-LOH在PV患者向MF转化中的作用。

6. PV中的额外体细胞突变

约50%的PV患者携带额外的非驱动突变；这些突变不会导致PV的发展，但会影响血栓形成风险、疾病严重程度以及向MF或白血病进展的可能性。PV患者可能在调控表观遗传学、RNA剪接和DNA修复的基因中获得额外突变。两组患者中，TET2和ASXL1是最常见的非驱动突变。在PV患者中，不良突变包括ASXL1、SRSF2和IDH2：这些突变与较差的总生存期相关。在PV和ET患者中，ASXL1突变被发现是白血病/骨髓纤维化转化的危险因素。非驱动基因突变的信息纳入增强了PV和ET评估的国际预后系统的价值。转录因子NFE2在PV患者中经常发生改变。总之，高比例的PV患者除了JAK2基因层面的主要驱动事件外，还存在体细胞遗传改变。这些额外的遗传改变有助于PV的发展和PV患者的临床表型。

7. 纤维化和白血病转化的分子决定因素

7.1 骨髓纤维化转化：PV的骨髓纤维化转化，称为PV后骨髓纤维化，发生在大约10-20%的患者中。驱动PV后MF的关键因素包括高龄、病程延长、WBC计数升高、较高的JAK2-V617F负荷、某些非驱动突变以及不稳定或复杂核型。持续高或逐渐增加的JAK2-V617F突变负荷是纤维化进展的最强预测因子之一。REVEAL试验研究了预测PV患者向骨髓纤维化转化的克隆结构和分子机制。转化组和非转化组在一些遗传特征上有所不同：转化组的中位JAK2-V617F VAF显著高于非转化组；在转化组中观察到更多组合的非驱动突变。根据这些发现，提出了基于三个组定义的分子预后特征。总之，骨髓纤维化转化在10-20%的PV患者中观察到，一些临床和遗传因素与此事件相关。

7.2 白血病转化：向继发性AML的演变在PV和ET患者中于诊断后15年内发生在2%至5%的患者中。白血病转化的主要危险因素传统上被认为是高龄、病程长、WBC计数升高、异常染色体谱和特定的高风险突变。PV后或ET后AML的预后很差。重要的是，与典型的新发AML相比，PV后AML中许多突变基因的频率不同，FLT3和NPM1突变频率显著较低，而TP53、ASXL1、TET2和RUNX1突变频率显著较高。对PV和ET患者白血病转化前后的配对分析表明，PV和ET的白血病转化可能由不同的时间依赖性分子机制驱动。PV向继发性AML的转化与额外染色体异常的获得有关。

7.3 TP53突变型PV：TP53突变在少数PV患者中观察到。在慢性期患者中，在PV、ET和PMF患者中分别有6%、13%和15%观察到TP53突变，而在白血病期/急变期患者中检测到66%的TP53突变。总之，白血病转化是少数PV患者中发生的罕见事件，预后差。

8. PV中继发性非血液系统恶性肿瘤的风险

PV患者发生继发性血液和非血液系统癌症的比率很高。与一般人群相比，PV患者继发性癌症的发生率增加了约30%至60%。特别是，在年龄大于60岁的PV患者中观察到皮肤癌、肺癌、肾癌和甲状腺癌的发生率增加。PV中发生继发性癌症风险较高的致病机制尚不完全清楚。

9. 血栓形成的分子决定因素

血栓栓塞事件是PV患者的持续风险，也是早期死亡的主要原因。许多研究试图识别具有较高静脉或动脉血栓风险的患者，其中高JAK2-V617F负荷成为PV患者发生静脉血栓风险的主要决定因素。PV患者的动脉血栓似乎更多地与动脉粥样硬化和心血管疾病相关。另一方面，各种非驱动突变如ASXL1、TET2和DNMT3A似乎有助于增加血栓形成风险。最近，欧洲白血病网络引入了一个基于临床体征和症状的框架，在所有风险组中显示出对血栓形成的预测价值。总之，PV患者存在持续的血栓事件风险，动脉和静脉血栓是这些患者死亡的主要原因。

10. 当前临床应用

对PV启动、发展和进展机制理解的重大进展改变并改善了对这些患者的多学科护理方法。这一背景促进了从以症状为中心向以生物学为中心的治疗的转变。PV管理的主要目标包括控制疾病扩展和进展，以及降低与血栓事件相关的风险。PV管理基于根据年龄和血栓事件发生等临床参数对个体患者进行诊断时的初步评估；根据这些标准，将患者分为低风险和高风险。有效药物性细胞减灭可以通过三种不同类型的药物实现：羟基脲、重组α干扰素或JAK1-2抑制剂。PV患者的治疗和管理很复杂，必须个体化，考虑影响疾病演变和并发症发展的各种临床和生物学因素。

11. 结论

近年来进行的研究提供了PV患者的详细分子特征，支持了他们一致的临床和分子异质性。一种新兴的预后方法表明，需要对PV患者进行诊断并评估其临床和基因组图谱，以尽可能好地确定他们发生血栓栓塞事件和血液学演变的风险。每位PV患者在诊断时应评估临床参数，并进行遗传分析以评估JAK2-V617F突变的存在及VAF；在一部分患者中，特别是那些有进展风险或具有非典型特征的患者，可通过靶向NGS分析非驱动突变和通过标准细胞遗传学分析染色体异常来获得额外的预后信息；这种评估将为制定个体化的血栓栓塞动脉和静脉事件及血液学演变风险概况提供标准，并为每位患者确定优化的个性化治疗方案。