急性髓系白血病M2b型分子生物学特征的鉴定

   急性髓系白血病M2b型分子生物学特征的鉴定

   中国肿瘤临床 2000年第3期第27卷 论 著

   作者：孟庆祥 王建祥 肖志坚 郝玉书 李建波 卞寿庚 刘汉芝 钱林生 王立 薛艳萍

   单位：孟庆祥(深圳市中心医院)；王建祥(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津市300020)；肖志坚(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津市300020)；郝玉书(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津市 300020)李建波(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津300020)；卞寿庚(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津市 300020)；

   关键词：急性髓系白血病M2b；t(8；21)白血病；AML1/MTG8融合基因；AML1基因和MTG8基因重排

    摘要 目的：研究急性髓系白血病(AML)M2b细胞遗传学和分子生物学特征，探讨AML-M2b与t(8；21)白血病的关系。方法：应用G显带技术分析染色体核型，用RT-PCR法检测AML1/MTG8融合基因转录本并进行微量残留白血病检测，采用Southern Blot技术检测AML1及MTG8基因重排。结果：86.1%(31/36例)的AML-M2b具有t(8；21)，13.9%(5/36例)无t(8；21)。在AML-M2b中，AML1/MTG8融合基因转录本的检出率为100%(44/44例)，其中包括5例无t(8；21)的病例，AML1基因和MTG8基因的重排检出率分别为81.8%和71.0%。13例完全缓解(CR)的AML-M2b中12例可检出AML1/MTG8融合基因转录本。结论：AML-M2b与国际上的t(8；21)白血病所指为同一疾病实体，AML1/ETO融合基因是这种疾病的基因标志，AML-M2b可分为t(8；21)(+)AML1/ETO(+)AML-M2b和t(8；21)(-)AML1/ETO(+)AML-M2b。经化疗获CR的AML-M2b仍可检出微量残留白血病细胞。

    Characterization of Molecular Biological Features of Acute

    Myelogenous Leukemia M2b

   Meng Qingxiang Wang Jianxiang Xiao Zhijian

    （Institute of Hematology, Blood Disease Hospital of CAMS and PUMC,Tianjin）

    Abstract Objective： To investigate the cytogenetic features and molecular biological features of acute myelogenous leukemia M2b (AML-M2b) and the relationship between AML-M2b and t (8；21) leukemia.Methods： In patients with AML -M2b, karyotype was studied by using G-banding technique, AML1/MTG8 fusion gene transcript by using RT-PCR and the rearrangement of AML1 gene and MTG8 gene by using Southern Blot technique.Results： The frequencies of AML-M2b with or without t (8；21) were 86.1%(31/36) and 13.9%(5/36) respectively. AML1/MTG8 fusion gene transcript occured not only in all 44 AML-M2b(44/44) including 5 cases without t (8；21), but also in 12 of 13 cases during complete remission. The rearrangement of AML1 gene and of MTG8 gene was found in 81.8% and 71.0% of AML-M2b respectively.Conclusion： AML-M2b and t (8；21) leukemia is one and the same disease entity in which AML1/MTG8 fusion gene is its molecular marker.AML-M2b could be subclassified into t (8；21)(+)AML1/ETO(+)AML-M2b and t(8；21)(-) AML1/ETO(+) AML-M2b. AML1/MTG8 fusion gene transcript still may occur in AML-M2b during complete remission.

    Key Words AML-M2b t (8；21) leukemia AML1/MTG8 fusion gene AML1 gene and MTG8 gene rearrangement

    急性髓系白血病(AML)M2b是我所在50年代末根据形态学和临床特点提出的一个AML特殊亚型，该亚型已于1986年被正式纳入我国白血病分型方案。对于该亚型的临床表现、细胞化学染色、超微结构等已进行了较详细的研究［1，2］。初步的染色体核型分析表明AML-M2b常有t(8；21)染色体易位［1］。近年来国外作者分别在21号和8号染色体断裂区发现了AML1基因和MTG8(亦称ETO)基因，并证实t(8；21)(q22；q22)导致21号染色体长臂上的AML1基因易位到8号染色体的长臂上与MTG8基因融合形成AML1/MTG8融合基因。AML1基因和MTG8基因的断裂点均发生于同一内含子内，结果是AML1基因的runt盒与MTG8的通用外显子形成阅读框内融合并进行恒定表达［3，4］。基于上述情况，对我国的AML-M2b进行了细胞遗传学和分子生物学特征的研究。

    1 材料与方法

    1.1 研究对象

    均为本院住院或门诊患者，按1987年天津市白血病标准进行诊断和分型。44例AML-M2b中，男性32例，女性12例；年龄4～53岁，中位年龄31岁。对照组32例为其它类型AML，男17例，女15例；年龄11～64岁，中位年龄36岁。

    1.2 细胞遗传学分析

    应用G带技术及染色体国际命名法进行染色体分析。取患者骨髓或外周血，培养24～48小时，分析至少20个中期核分裂象。

    1.3 分子生物学检测

    1.3.1 DNA及RNA提取：取骨髓或外周血，ACD抗凝，分离单个核细胞。按常规方法提取细胞基因组DNA，按酸性硫氰酸胍-酚-氯仿一步法抽提细胞总RNA［5］。

    1.3.2 Southern Blot：1)标记探针：所用探针包括AML1cDNA(外显子5，6)探针C6E6H(由日本琦玉肿瘤研究中心Miyozhi博士惠赠)、AML1基因组(内含子5)探针和MTG8基因组探针probe8(分别由Himnerznuth医院的Tighe和Calabi博士惠赠)。上述探针按随机引物法用α-p32-dCTP标记，用Sephadex-50层析纯化，标记探针的比活性大于1×109min-1.ug－1DNA。2)转膜杂交：取10μg基因组DNA，经EcoRⅠ及(或)BamHⅠ完全酶切，进行0.6%琼脂糖电泳，转移至硝酸纤维素膜上，然后固定、预杂交、杂交、洗膜、放射自显影。

    1.3.3 RT-PCR：引物序列有义链：5’GTGATGGCTGGCAATGATGA3’，反义链：5’CCACAGGTGAGTCTGGCATT3’。逆转录反应体系20μl，内含RNA1～5μg、反义链引物20pmol、200UM-MLV逆转录酶，37℃反应1小时，酚-氯仿抽提，乙醇沉淀后溶于10～50μl双蒸水中。PCR体系100μl，内含1.0umol Tris，100pmol MgCl2，5.0 pmol dNTPs,20pmol引物。扩增条件94℃变性30秒，57℃退火30秒，72℃延伸1分钟。扩增产物的特异性鉴定以AML1 cDNA C6E6H2探针进行点杂交，放射自显影。

    1.4 微量残留病检测

    以AML1/MTG8融合基因转录本为标志，应用RT-PCR方法对13例完全缓解期AML-M2b进行了微量残留病检测，被检测病例的情况见附表。

   附表 13例CR期M2b患者微量残留白血病检测结果

    治疗方案 检测时间

    (月，CR后) 缓解后核型 AML1/ETO

    转录本 临床转归 1 HAD 11 ND + CCR 26+月 4 HAD 8 46，XX + CR10个月后复发死亡 6 HA 1 46，XY + CR 6个月后死亡 8 DA 7 46，XY + CCR 12+月 12 AA 1 46，XX + - 2 ND + - 3 46，XX + CCR 9+月 13 HAD 1.5 46，XY + CCR 10+月 19 AA 0 46，XY + CCR 6+月 22 AA 1 46，XY + CCR 5+月 25 DA 1 ND + CCR 13+月 33 DA 8 未见核分裂象 + CR 9个月后复发 34 HAD 0 ND + - 2 46，XY，t(8；21)(1/20) + - 3 46，XY + - 4 46，XY + CCR 8+月 35 AA 1 46，XY + CR 8个月后复发 43* HAD 5 46，XY - CR 20个月后复发死亡

    *为第二次完全缓解，CR：完全缓解，CCR：持续完全缓解，DA：柔红霉素(DNR)+阿糖胞苷(Ara-c)，HA：高三尖衫酯碱(HHT)+Ara-C，AA：胺吖啶+Ara-C，HAD：HHT+DNR+Ara-C，ND：未检测

    2 结果

    2.1 细胞遗传学分析

    44例AML-M2b中39例进行了染色体核型分析，其中3例未见核分裂相，可进行分析的36例中31例(86.1%)有t(8；21)染色体易位，另5例(13.9%)中4例为正常核型，1例为非t(8；21)的异常核型。对照组33例其它类型AML作了核型分析，其中5例未见核分裂相，其余28例均无t(8；21)染色体。

    2.2 AML-M2b的分子生物学研究

    2.2.1 AML1基因重排检测 44例AML-M2b患者中33例进行了AML1基因重排检测。患者DNA用BamHⅠ酶切后分别用探针C6E6H2和探针21B杂交，单一探针的阳性检出率均为51.5%(17/33例)，联合应用两个探针总阳性检出率为81.8%(27/33例)(图1)。对照组26例进行了检测，均未发现AML1基因重排。

    图1 用探针C6E6H2进行Southern杂交检测AML1基因重排1～5、8为M2b，6～7为2a，9为M4，C为胚系带。重排带如箭头所示2.2.2 MTG8基因重排检测 44例AML-M2b中31例进行了ETO基因重排检测。患者DNA分别经BamH1、EcoRⅠ酶切后与内含子探针8杂交，单一酶切的阳性检出率分别为46.7%(14/30例)和38.7%(12/31例)，联合应用两种酶切总阳性检出率达71.0%(22/31例)(图2)。对照组26例均未发现MTG8基因重排。

    图2 BamHⅠ酶切后用Probe8进行Southern杂交检测MTG8基因重排。1～5、7为M2b，6为M4，8、9为M2a，C为胚系带。重排带如箭头所示2.2.3 AML1/MTG8融合基因转录本的检测 应用RT-PCR方法检测了41例AML-M2b患者的AML1/MTG8融合基因转录本，阳性检出率为100%。对照组30例AML1/MTG8融合基因表达检测均无阳性发现(图3)。7231

    2.2.4 5例无t(8；21)核型的AML-M2b患者均检出AML1/MTG8融合基因转录本的表达，其中4例同时检出AML1和MTG8基因重排。

    图3 RT-PCR扩增产物与探针C6E6H2杂交结果。1～5，8～11为M2b，3、4为t(8；21)(-)M2b，6、7为M2a2.3 微小残留病检测

    对13例完全缓解(CR)期的AML-M2b进行了微量残留白血病检测，其中11例同期进行了染色体核型检查，1例无核分裂相，1例于CR2个月时仍有t(8；21)，余9例均为正常核型。13例CR患者中12例仍可检出AML1/MTG8融合基因转录本(图4)。

    图4 CR期M2bRT-PCR扩增产物与探针C6E6H2杂交结果。1、8、9分别为例1、6、19，2～5为例34，CR后0、2、3、4个月，6、7为例12，CR后1、2个月时3 讨论

    国际上于70年代从染色体异常的特点提出t(8；21)白血病，随后研究证实t(8；21)(q22；q22)形成AML/MTG8融合基因。文献报道t(8；21)白血病与AML-M2b具有相似的形态学和组织化学特征［1，6］。

    本组44例AML-M2b中36例确定了染色体核型，其中31例(86.1%)有t(8；21)，5例无t(8；21)。44例中均可检测到AML1/MTG8融合基因转录本，而对照组其它类型急性白血病却均未发现此融合基因转录本。说明AML-M2b具有与t(8；21)白血病相同的分子水平特征，即具有表达的AML1/MTG8融合基因［4，7，8］。AML1/MTG8融合基因的形成涉及到AML1基因及MTG8基因的重排。当重排带过大或过小或重排带与胚系带大小相近时，将很难被Southern杂交方法检出。联合使用多种内切酶酶切用多种不同位置的探针将会提高Southern杂交方法对重排带的检出。我们联合使用两种不同的探针，在81.8%的病例中检出AML1基因重排，联合使用两种内切酶消解DNA，在71.0%的病例中检出MTG8基因重排，与文献报道相近［3］。本组5例无t(8；21)核型的AML-M2b全部检出AML1/MTG8融合基因转录本，其中4例检出有AML1及MTG8基因重排。说明无t(8；21)核型的AML-M2b和有t(8；21)核型的AML-M2b具有相同的基因异常。依据我们提出的白血病形态学亚型AML-M2b与国际上的t(8；21)白血病具有相似的形态学、组织化学特征，同时又具有相同的基因特征，可以推断两者所指为同一疾病实体，同时AML-M2b还包含一组无t(8；21)却有AML1/ETO融合基因表达的病例。因此AML-M2b可进一步细分为t(8；21)(+)AML1/ETO(+)AML-M2b和t(8；21)(-)AML1/ETO(+)AML-M2b。

    白血病CR后残存的微量白血病细胞是复发的根源，采用敏感、快速的PCR技术检测白血病的特异基因标志是微量残留白血病检测的主要手段之一。本组13例CR期的AML-M2b中12例可检出AML/MTG8融合基因转录本。Nucifora和Kusec等对t(8；21)白血病的研究也发现，除1例异基因骨髓移植后CR患者外，在化疗后或自身骨髓移植后CR的患者中均检出AML1/MTG8融合基因转录本［9，10］，说明在CR的AML-M2b中仍存在微量残留白血病。这与AML-M2b完全缓解率高，缓解期长，较易长生存的临床特点似相矛盾［1］。这种现象还见于t(14；18)滤泡性淋巴瘤，在该病长期缓解患者的外周血中也可检测到残存白血病细胞［11］。以AML1/MTG8融合基因转录本为标志检测微量残留白血病的临床 意义尚有待更多、更长期的观察来进行评价。

    AML1/MTG8融合基因特异地在AML-M2b细胞中高水平表达，说明该融合基因产物在白血病的发病中发挥重要作用。研究表明AML1基因的编码产物是转录因子核心结合因子(CBF)的α亚单位，AML1基因是一种看家基因，可在各种组织中广泛表达。AML1/MTG8融合基因产物可竞争性抑制野生型AML1与DNA的结合，从而影响野生型AML1的作用，推测这种作用可能与白血病的发生有关［4］。MTG8基因产物具有与细胞凋亡相关的基元和转录因子的结构特征，MTG8在造血组织中不表达，最近研究表明MTG8可以转化NIH3T3细胞发生癌变［12］。由于在AML1/MTG8融合基因产物中几乎包含全长的MTG8，MTG8的蛋白结合位点未受影响，这就提示在AML1/MTG8潜在的致白血病作用中，除抑制野生型AML1的作用外，MTG8也有可能发生直接作用［4］。相信通过进一步深入研究将会阐明AML1/MTG8融合基因在AML-M2b发病中发挥作用的确切机制，加深对AML-M2b细胞生物学特性的了解，从而指导制定相应的针对性治疗策略。

    基金项目：本文课题受国家自然科学基金（39370319）、天津市自然科学基金（941409018）及卫生部重点项目基金资助

    作者单位：刘汉芝(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津市 300020)

    钱林生(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津市 300020)

    王立(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津市 300020)

    薛艳萍(中国医学科学院 中国协和医科大学血液学研究所血液病医院 天津市 300020)

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   收稿日期：1999-10-19