多发性骨髓瘤是浆细胞恶性增殖性疾病,其发病率占所有肿瘤的1%和血液系统肿瘤的10%[1]。由于新药的不断出现,以及联合化疗为主的治疗方式,包括免疫调节剂(沙利度胺,来那度胺和泊马度胺),蛋白酶体抑制剂(硼替佐米,卡非佐米和伊沙佐米),组蛋白去乙酰化酶抑制剂帕比司他,CD38单抗达雷木单抗等药物,使疾病总体疗效和无进展生存期明显改善,但是总体预后仍较差,大部分患者会出现肿瘤复发,且其再次治疗后缓解率并不佳[2]。研究表明大多数骨髓瘤患者存在染色体核型异常,且染色体异常与MM临床症状、治疗反应及预后相关。从早期的意义未明的单克隆球蛋白血症、冒烟型多发性骨髓瘤到MM,比较公认“双打击”或“多打击”的观点,首次或初级打击的染色体异常包括超二倍体、亚二倍体、多倍体的出现,染色体易位等;在此基础上出现后续的再次打击,如出现相应的如NRAS、KRAS、MYC基因的表达。此外,随着人们对疾病认知的深入与对更好预后的追求,对MM患者的全程管理目标也是建立于细胞遗传学及分子生物学表达的基础上,故MM遗传学异常的研究,对指导临床诊治意义重大。

临床上几乎所有的MM患者均可发现细胞遗传学异常,且表现多样。本综述根据已报道的数据,总结了目前MM遗传学特点包括染色体特征性的核型特征,及基因变化在诊治中的意义,并说明了针对分子特征性改变的治疗选择,以期为临床工作提供参考。

1、染色体核型异常与MM分期

除既往的Durie-Salmon分期系统、国际分期体系外,修订的国际分期体系、梅奥mSMART分期、国际多发性骨髓瘤工作组危险度分期,均将特殊染色体核型作为分期的必要标准(表1),为骨髓瘤患者预后及治疗选择重要参考之一。目前IGH相关的14号染色体易位与MM患者预后关系的研究较多且明确,认为t(4;14)、t(14;16)、t(14;20)为提示较差的预后;根据梅奥mSMART3.0分期,t(11;14)归入标危组,但现有研究认为其预后并不佳[3];t(6;14)虽然同样归为标危组,但目前仍证据有限。另外现认为有染色体三体性的MM患者预后较好,具有del17p和gain1q染色体异常的MM患者提示较差的PFS和OS,并且上述染色体异常合并存在也提示危险度的累积,提示着更差的预后[4,5]。常规核型分析发现10%～15%的新诊断MM患者存在del13q或+13染色体异常,且提示不良预后;但运用FISH检测发现近一半的MM患者都存在上述染色体核型异常,且与预后无明显相关性。Binder等[6]在新诊断的MM患者中发现有+13染色体异常较无该变化者预后差(HR1.27,95%CI1.04～1.56;P=0.022);而del13q患者较无该染色体异常者预后较好(HR0.48,95%CI0.28～0.81;P=0.006)。另外与其他积分系统相比,梅奥mSMART3.0分期还加入了“双打击”、“三打击”的评价指标。

表1多发性骨髓瘤危险度分层[7,8]7-8]

注:β2MG:β2微球蛋白;FISH:荧光原位杂交;LDH:乳酸脱氢酶;GEP:基因表达分析。

2、染色体及基因异常检测方式

目前临床上主要采用常规核型检测技术、FISH技术和单核苷酸多态性芯片技术种技术检测MM患者染色体异常,其检出率及优缺点不同。肿瘤细胞的常规核型检测技术CC应用于肿瘤的临床诊断、预后及药物疗效的观察,常用的显带技术所显示的有G带和R带;该技术较早用于MM遗传学的诊断,但由于受肿瘤细胞有丝分裂数或增殖数的影响,其对肿瘤负荷较低或MGUS的患者较局限,并且在新诊断MM患者中的异常核型检出率仅为30%～50%。通过CC发现染色体数目异常有亚二倍体,超二倍体及多倍体;而染色结构异常主要为易位(如14号染色体的相关易位),拷贝丢失或增加(如1qgain,17pdeletion),及其他不确定异常均与预后密切相关。

FISH技术是通过荧光素标记的DNA探针与样本细胞核内的DNA靶序列杂交,从而获得细胞核内染色体或基因状态的信息,具有结果迅速,人为误差小,干扰信息少等优点。该技术克服了CC对细胞有丝分裂数的要求,且较SNP-array和多重连接探针扩增技术,无对CD138+细胞富集的必需条件(欧州骨髓瘤工作组推荐MM患者行FISH前需行浆细胞CD138分选);可检测到染色体隐蔽易位或CC不能发现的异常,故被推荐用于指导MM的危险度分层。FISH检测已确认了IGH较多的对手基因,Fonseca等[9]用FISH检测到将近一半的MM患者存在t(4;14),t(11;14)和t(14;16);但是在不平衡易位的样本中比例明显降低\[(t(4;14)检出5/14,t(14;16)检出0/7,t(11;14)检出6/35)\]。FISH的一个不足之处是不同实验室之间的信号截断模式差异,一些实验室根据样本时间的染色体中断点波动调整标准易出现假阳性;另一些实验室则因从未调整标准而易出现假阴性,这些现象的原因是对本实验室的实验条件没有完全掌握。FISH的实验条件因为实验室条件和人为操作影响很大,一个合格的操作分析人员,应该将FISH玻片的杂质信号,不确定信号控制在2%以下,实验条件及操作人员的严格控制,不存在假阳性和假阴性的问题,FISH是一个很好的分析基因的确切方法。但FISH方法只能检测已知的基因异常,不能检测未知的基因异常。

SNP是指在基因组水平上由单个核苷酸序列变异引起的DNA序列多态性,而单核苷酸多态性微阵列技术SNP-array是将大量SNP位点序列采用特殊方法固定在硅芯片上,获得高密度的SNP微阵列,然后与样品杂交,通过激光扫描,软件分析获得结果。SNP-array相比较于传统遗传学的检测手段,更具灵敏性,可以发现FISH难以发现的较小拷贝异常,包括基因缺失、染色体碎片、染色体重构、复杂拷贝和扩增、拷贝中性杂合性丢失等,是染色体芯片分析的常用方法之一,适用于快速、规模化的筛查,且费用可能较FISH低。因样本为富集的CD138+细胞,故对有丝分裂指数低的样本,二次染色体异常发生率较低的样本,该技术具有优势;常见的染色体二次畸变包括MYC8q24重排或扩增,1q21gain,1p缺失,17p13等[10]。因此,若样本浆细胞比例小于6%,则推荐FISH检测;若不能行CD138+细胞富集,则至少需样本浆细胞比例大于30%,推荐行SNP-array[11]。

3、常见染色体核型异常

3.1超二倍体和非超二倍体

研究发现近50%的MM患者中可发现超二倍体(染色体数大于47且小于75);且该变化提示预后良好,不仅在白色人种中有数据,在我国也有相关的研究数据支持[12]。早期Scott等在224例浆细胞肿瘤的患者中发现,超二倍体以3,5,7,9,1l,15,18,19,21号染色体数目增加为多;近年Yang等[13]用FISH技术发现97例MM患者中40例为超二倍体,且以5,7,9,11,15,和17号染色体三体(Trisomy)的形式出现,并认为以整条或多条染色体增加的原因是细胞有丝分裂过程中,通过单独一次的分裂失败获得的。同时人们还发现具有染色体三体性特点的MM患者易出现骨质破坏,较其他类型染色体异常其OS最佳,以+3,+5预后较好,+21预后相对较差;且予以RD化疗疗效显著。但若同时存在提示不良预后的染色体异常如del(17p),t(4;14),+1q的患者较仅表现为超二倍体的患者预后差[14,15,16]。亚二倍体,假性二倍体,多倍体(polyploidy)被归为非超二倍体染色体组数异常。近年研究认为亚二倍体预后较差,具有高危遗传学异常同时又存在亚二倍体的患者为预后较差[17]。

3.2IGH易位/重排

IGH定位于人染色体14q32,目前50%～70%的MM患者存在染色体易位,而90%的易位与14号染色体相关,较多见与4、6、11、16、20号染色体的易位;且IGH易位往往提示其对上述染色体相应基因表达的调控。反复发生的IGH易位与MGUS进展为MM,及MM的预后密切相关[18,29]。目前IGH易位用FISH检测更合适;SNP-array难以检测到染色体平衡易位,但可以发现拷贝数异常的变化。

3.2.1t(11;14)

发生于15%～20%的MM患者,为最常见的染色体易位;该异常可使CCND1基因与CyclinD1蛋白表达上调[18]。根据梅奥mSMART3.0,该易位的患者被归为标危组,但人们发现若该易位与同为标危的三体性染色体并存时,预后并不理想[3]。近几年多项BCL-2抑制剂Venetoclax单药,或与一线抗MM药物联合用于复发难治MM(relapsed/refractoryMM,RRMM)患者的临床试验相继开展。已报道的Ⅰ/Ⅱ期结果提示存在t(11;14)的MM患者较其他类型患者有较好的反应率,且发现约20%的MM患者有t(11;14)异常与高表达BCL-2,但这两者遗传学异常是否存在相关性并不详尽[19]。一项含66例RRMM患者中30例有t(11;14)的Ⅰ期临床试验结果发现,患者对Venetoclax表现出较好的耐受性,总反应率为21%,其中有t(11;14)患者ORR为40%,非常好部分缓解率以上的患者达27%[20]。有个例报道复发难治且存在t(11;14)浆细胞白血病患者,经Venetoclax单药治疗后获得缓解,并经NGF和FDG-PET/CT证实部分微小残留病阴性[21]。另外,已有研究证实Venetoclax联合硼替佐米、地塞米松和达雷木单抗,可使存在t(11;14)难治性浆细胞白血病患者获得较快且深度的血液学缓解。在此基础上,Venetoclax联合硼替佐米、地塞米松和达雷木单抗的Ⅲ期临床试验正在开展,后续结果非常令人关注[22,23]。

3.2.2t(6;14)

该易位与CCND3基因表达相关,梅奥mSMART3.0归为标危组,但发生率较低,故相应的研究有限。但针对该类患者,目前认为治疗方案同t(4;14)MM患者。

3.2.3t(4;14)

10%～15%的MM患者存在此易位,因断点位于2条染色体的末端,故常规核型检测技术难以发现,该易位下调FGFR3和MMSET基因表达。大部分t(4;14)的MM患者同时为亚二倍体和存在+13,目前分期系统将有t(4;14)的患者均归为高危组,但蛋白酶体抑制剂硼替佐米的应用明显改善该部分患者的预后。一项包含507例新诊断MM患者的临床研究发现,相较于传统DVD方案,BD方案使t(4;14)MM患者的PFS和4年OS明显增加(63%vs32%,P<0.001)[24];另Ⅲ期临床试验HOVON-65/GMMG-HD4研究发现,用硼替佐米治疗MM患者,存在t(4;14)异常的患者获益更明显[25]。相较于硼替佐米的显著疗效,一项Meta分析指出,t(4;14)患者予以来那度胺维持治疗,OS并无明显获益[26]。因此,对于不适宜移植的t(4;14)患者,推荐行VRD方案12个月后予以硼替佐米维持治疗;而有行移植条件的t(4;14)患者,推荐尽早移植,甚至有研究认为“重复ASCT”可使该类患者获得更优的PFS与OS[27]。

3.2.4t(14;16)/t(14;20)

t(14;16)和t(14;20)分别可使癌基因MAF、MAFB过表达,均提示较差的预后,且较罕见,发生率为2%～5%和1%;现有新药并无改善预后,目前推荐的化疗方案同t(4;14)患者。该类易位患者因轻链水平较高更易出现肾功能不全;对于重度肾功能不全,可选择硼替佐米+环磷酰胺+地塞米松,硼替佐米+沙利度胺+地塞米松,或硼替佐米+阿霉素+地塞米松方案化疗[14,27]。

3.3MYC易位

不同于上述遗传学异常的初次打击,“二次打击”理论认为MYC基因表达异常为MM的发生发展中的二次事件;其表达在MGUS或SMM患者中占3%～4%,新诊断的MM患者中占15%～20%。与MYC过表达相关的常见易位有IGH(16.5%),IGL(16.5%),IGK(6%),FAM46C(9.5%),FOXO3(6%)和BMP6(3.5%)。虽然MYC相关易位见于65%的超二倍体MM患者,而与t(4;14)呈负相关;但该异常提示较差的危险度分层与不良预后[18,28]。

3.4染色体单臂异常

因SNP-array等检测技术应用,染色体单臂异常事件与MM预后研究增多,除单臂外,还可以明确到染色体臂的具体位点,近20年来临床数据不断,最多的是2015年Chretien等[16]公布的样本量965例和2011年Magrangeas等[29]公布样本量764例,目前数据较一致的仍是1qgain,1pdeletion,13qdeletion,17pdeletion对预后的评估价值(表2)。

表2染色体单臂异常事件[11,18,30]11,18,30]

4、基因突变

染色体核型的异常往往合并预后不良基因的存在,而这些基因的表达提供了精准治疗的可能,迄今为止Walker等463例、Lohr等203例、Boli等67例,通过三大全外显子测序研究提供了较详细的数据,相关基因主要涉及NF-κB,MAPK,细胞周期,DNA损伤修复及浆细胞分化分子通路[18,30,31,32]。相关的靶基因药物部分已进入或完成临床试验,随着相关数据的公开,不但揭示了精准抗肿瘤的实现,也提示了未来MM治疗的新思路。KRAS/NRAS基因在MM患者的突变率分别为21%和20%[4],主要通过MARK通路调控肿瘤细胞的生长,而目前MEK及AKT抑制剂在肿瘤的临床试验结果更倾向于化疗增敏剂的地位。其中MEK抑制剂[AZD6244Ⅱ期临床试验NCT01085214]在MM患者中数据并不理想;另一MEK抑制剂和AKT抑制剂(GSK2141795)用于治疗RRMM患者Ⅱ期临床试验仍在招募中。BRAF基因突变也主要通过调控MARK通路,其抑制剂维莫非尼在有BRAFV600基因突变的RRMM患者中的Ⅱ期临床试验(NCT01524978)结果发现,9例受试者给予单药治疗,部分缓解率仅为11.1%,其中4例死亡[33,34]。另外,MYC基因表达相关的抑制剂BET抑制剂CPI-061的Ⅰ期临床试验(NCT02157636)共入组30例既往治疗过的MM患者,但并未查询到相应的结果数据。综上,目前靶向药物在MM患者中尚无积极的数据,期待未来更多的研究结果公布。

5、展望

随着对MM发病机制认知的不断深入、诊断标准和预后评估手段的更新,新药的不断问世,CAR-T的实践,MM患者的预后显著改善,部分MRD阴性患者获得了长期生存,但目前大部分患者仍存在复发。为了达到对疾病更深层度的认知与使患者得到更深度的缓解,可以预见的是,未来临床在诊断MM疾病上,生物学指标将更多被应用到实际工作中,使疾病诊断结果更好地服务于临床诊疗工作。除了目前临床常用的染色体常规核型检测技术,FISH,SNP-array外,WES,WGS等基因芯片的应用,对疾病发病机制的研究必将更深入,尤其是对复发难治的患者,基于遗传学特点的早期发现、个体化及精准化治疗,患者取得最大缓解率,延长生存期,提高生活质量的目标必可实现。

黄河,李倩.多发性骨髓瘤染色体核型特征及临床意义的研究进展[J].临床血液学杂志(输血与检验),2020,33(05):723-728.