MPN相关突变基因及JAK2抑制剂治疗

MPN-Related Mutations and JAK2 Inhibitor Therapy

摘要: 骨髓增殖性肿瘤(MPN)是一组由髓系细胞过度产生而引起的疾病，大多数MPN都有一个可识别的驱动突变，如JAK2V617F突变、MPL突变、CALR突变，此外还包括一些其他非驱动突变，如ASXL1、DNMT3A和TET2等。由JAK2V617F、MPL和CALR突变激活的JAK2信号通路已成为MPN患者靶向治疗开发的一个重点，JAK2抑制剂已成为治疗MPN不可或缺的一部分，本综述将讨论MPN相关突变基因的发病机制、JAK2抑制剂的相关治疗。

Abstract: Myeloid proliferative tumors (MPNS) are a group of diseases caused by overproduction of myeloid cells. Most MPNS have an identifiable driver mutation, such as JAK2V617F mutation, MPL mutation, CALR mutation, and some other non-driver mutations, such as ASXL1, DNMT3A, and TET2. JAK2 signaling pathways activated by JAK2V617F, MPL and CALR mutations have become a focus in the development of targeted therapies for patients with MPN. JAK2 inhibitors have become an integral part of the treatment of MPN. This review will discuss the pathogenesis of MPN-related mutations and the treatment of JAK2 inhibitors.

1. 前言

表型驱动突变，就是那些能够在MPN中驱动骨髓增殖表型的突变，发生在JAK2、CALR或MPL基因中。最初认为这些突变是相互排斥的，但在一部分病例中确实可以共存，这影响了我们诊断MPN的方式，因为除了典型的骨髓形态学发现外，我们越来越依赖遗传/基因组信息 [1] [2] [3] [4]。根据MPN过去几年的广泛遗传特征，98%的PV患者以及85%~90%的ET和PMF患者可通过常规遗传检测检测到驱动基因突变。JAK2、CALR或MPL驱动突变的存在不是特异性的，但高度提示为MPN，因此代表了支持诊断PV、ET或PMF比较有价值的工具。

2. 相关突变基因

2.1. JAK2V617F突变

JAK2V617F突变见于大多数MPN患者(包括所有三种亚型)，其中95%的病例出现在PV患者中，50%~60%的病例出现在ET或PMF患者中 [5]，还有一种突变类型为JAK2第12外显子的突变，大多数为框内的缺失或插入，这种突变仅出现在1%~2%的PV患者中，大多数JAK2V617F突变是阴性的，在ET和PMF中不会出现 [6] [7]。JAK2和JAK1、JAK3、TYK2具有相似的结构，共有七个JAK同源性结构域(JH1-JH7) [8] [9]。JAK蛋白的4个基因与7个STAT蛋白相互作用，介导转录控制的差异效应。JAK蛋白与许多细胞表面相关受体、JAK/STAT信号在许多代谢、免疫细胞功能和造血控制中被激活 [10]。V617F突变发生在JH2中，通过JH1-JH2构象的变化导致JH2失去正常的自我抑制功能，并导致JAK2活化。被激活的JAK2突变体概括了对细胞因子结合的生理反应。随后，细胞内信号的下游激活通过STAT蛋白、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)发生 [11]。对红细胞生成、巨核细胞生成和颗粒细胞生成的有效控制对于在整个生命过程中以及在生理应激或感染时应对生理需求的变化是至关重要的。Erythropoietin (促红细胞生成素)、Thrombopoietin (血小板生成素)和Granulocyte Colony Stimulating Factor (粒细胞集落刺激因子)的激素信号通过各自的受体分别促进红细胞、血小板和粒细胞的生成，在这些受体激活后使得JAK/STAT途径以驱动增殖 [12]。通常这些造血细胞因子受体与其配体的相互作用会导致受体二聚化，然后JAK2接受受体的自磷酸化和转磷酸化。被激活的JAK2受体复合体进而募集并磷酸化底物分子，包括STAT蛋白导致细胞核内靶基因转录 [13]。

2.2. MPL突变

由12个外显子组成了MPL基因，其中包括2个细胞因子受体结构域、1个跨膜结构域和1个胞质结构域。最常见的突变是W515L及W515K，W515的MPL突变存在于3%的ET病例和5%的PMF病例中 [14]。还有一种罕见的突变MPLS505N也被视为ET的遗传形式 [15]。MPL为TPO的细胞表面受体 [16]，MPL基因编码TPOR (血小板生成素受体蛋白) [17]，TPO与MPL/TPOR结合同时诱导受体同二聚化，随后导致STAT磷酸化和MAPK信号传导 [13]。MPL表达还作为TPO水平的调节剂，成熟血小板通过去除与MPL受体结合的TPO (TPOR)提供负反馈机制 [18]。通过改变晚期巨核细胞和血小板中的MPL表达，TPO不容易清除，从而导致驱动早期巨核细胞增殖的水平升高，进而导致随后的血小板增多，因为有缺陷的血小板不能提供正常的负反馈环 [19]。

2.3. CALR突变

CALR基因位于第19号染色体p13.13位点，包括9个外显子，编码一种多功能蛋白产物，分别为N-末端凝集素结构域、脯氨酸结构域和酸性羧基(C-)末端结构域，终止于KDEL(赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和亮氨酸)氨基序列 [20]。CALR突变是MPN患者中第二常见的突变，(仅次于JAK2V617F)，有20%~25%的病例出现在ET患者中，有25%~30%的病例出现在PMF患者中 [21] [22] [23] [24] [25]，很少有CALR突变出现在PV中 [21] [26]。CALR突变分为两种类型，第一种是1型(52-bp插入)，并且1型突变导致所有带负电荷的氨基酸完全丧失。第二种是2型(5-bp插入)，2型突变消除了约50%的氨基酸序列，且这些氨基酸序列都带有负电荷。其中1型突变在PMF中更为常见，并且预后好于其他形式的PMF。2型突变在ET中更为常见。然而，在PMF中，2型突变赋具有与JAK2V617F阳性的PMF相似的表型，2型突变表现出的脾肿大和血细胞减少较1型突变更为明显 [27] [28]。近年来研究表明，突变型CALR可诱导MPL的细胞因子非依赖性激活。已描述了突变体CALR对MPL的相互作用和激活机制，其依赖于与未成熟天冬酰胺连接的聚糖的相互作用，与内质网中的未成熟MPL结合。突变体CALR和MPL之间形成的这种复合物然后被转运到细胞表面，诱导与MPL结合的下游激酶 JAK2的组成型激活 [29]。

2.4. 三阴性MPN

JAK2、MPL和CALR突变在ET和PMF病例中占90%以上，但在10%的ET和5%~10%的PMF病例中，相关驱动突变不明，被称作三阴性MPN [22]。MPN患者中典型体细胞突变包括JAK2外显子14、MPL外显子10和CALR外显子9，除了上述突变，还有约10%的三阴性ET和PMF患者存在其他突变，这些突变可以是遗传性的，也可以是躯体获得性的 [30] [31]。这些患者中的一些可能有其他可检测的克隆性遗传标记，或随后对驱动突变的检测呈阳性 [32]。少数患者仍然具有典型的表型和形态学特征，并且没有可检测到的遗传异常 [33]。随着对MPN分子基础认识的增加，驱动突变和非驱动突变在预后意义方面都具有相关性，MPN伴有CALR突变尤其是CALR1型突变预后最好，而三阴性MPN预后最差 [24] [25] [33]。

2.5. 其他相关突变

在上述提到的三种驱动突变不能完全阐明MPN的异质性。随着下一代测序技术的发展，超过三分之一的MPN患者中发现了多种突变 [34]。这些突变并不局限于MPN，也见于其他髓系恶性肿瘤，包括骨髓增生异常综合征(MDS)和急性髓系白血病(AML)。在MPN患者中，除了典型的骨髓特征外，这些突变还具有具体的诊断作用 [2] [3] [4]。MPN体细胞突变的发现使用全基因组分析暗示了显著高数量的突变。这种增加的遗传测序的可用性也在诊断环境中清除了MPN的遗传异质性 [5] [35]。可以根据基因功能将这类突变分为三类。第一种为参与表观遗传调节的基因突变：TET2、DNMT3A、IDH1/2、EZH2和ASXL1。第二种为RNA剪接体机械成分的突变，包括SF3B1、SRSF2、U2AF1和SRSR2。第三种为涉及转录因子和信号转导基因的突变，包括TP53、RUNX1、NRAS、SH2B3、CBL、NF1和FLT3 [36]。

3. 相关治疗药物

3.1. JAK2抑制剂

在JAK2、CALR和MPL突变以及三阴性MPN中，JAK2信号的组成型激活为在MPN将JAK2抑制作为一种治疗方法提供了合理的基础 [37]。目前已获批准(芦可替尼，非德拉替尼)或正在临床开发中的JAK2抑制剂(莫美洛替尼、帕西替尼等)。以活性构象接合JAK2的ATP结合位点，从而干扰JAK2催化活性，并且被称为类型1抑制剂 [38]。除了治疗MPN，JAK1/2抑制剂在糖皮质激素难治性急性或慢性移植物抗宿主病的治疗中也显示出活性 [39] [40]。

3.2. 芦可替尼

芦可替尼是继COMFORT-I和COMFORT-II3期临床试验结果之后出现的首个JAK靶向治疗药物。COMFORT-I显示症状评分改善≥50%，41.9%的患者在第24周时脾体积减少≥35% (SVR)，COMFORT-II显示28%的患者在用药第48周时脾脏体积减少≥35% (SVR)，平均减少56% [41] [42]。芦可替尼的使用范围不仅仅在PMF中，在PV和ET中也同样适用，尤其是应用羟基脲后出现耐药性或不能耐受的患者，在PV中，已经证明芦可替尼在对红细胞压积控制、脾脏缩小和完全血液学反映(CHR)方面优于最佳可行疗法(BAT) [43] [44] [45] [46]。另外，芦可替尼不能可靠地根除MPN中携带JAK2V617F或CALR突变，在COMFORT-I队列中只有12%的患者JAK2V617F突变减少超过50% [47]。

3.3. 非德拉替尼

非德拉替尼是一种JAK2/FLT3抑制剂，具有类似的1型JAK2结合模式，最近已被证实适用于MPN患者。相比于芦可替尼，非德拉替尼对JAK2具有更高的特异性 [48]，是一种选择性JAK2抑制剂，对JAK1、JAK3或TYK3无显著抑制作用 [49]。显示有疗效的主要研究是JAKARTA-I和JAKARTA-II。JAKARTA-I在PMF一线治疗中检查了非德拉替尼，结果显示与安慰剂相比，SVR ≥ 35%时有36%的应答，总症状评分改善≥50%时也有36%的应答 [50]。

3.4. 莫美洛替尼

莫美洛替尼(CYT387)是一种JAK1/2抑制剂，现阶段正处于3期临床试验中，在此之前未应用过JAK抑制剂治疗的患者中，莫美洛替尼与芦可替尼疗效相差无几。莫美洛替尼的主要优势在于其使贫血的程度降低 [51] [52]。在SIMPLIFY (一项针对芦可替尼的3期非劣效性研究)中显示出对骨髓纤维化的疗效。在第24周时，与芦可替尼组29%的患者相比，莫美洛替尼组有26.5%的患者的SVR ≥ 35%。但莫美洛替尼未能达到症状控制的非劣效性(≥50%的症状评分降低，莫美洛替尼为28.4%，芦可替尼为42.2%) [51]。随后simple-II未能证明优于最佳可行疗法，其中有89%的患者服用芦可替尼 [53]。

3.5. 帕西替尼

帕西替尼(SB1518)是一种对JAK2、FLT3、白细胞介素受体相关激酶和集落刺激因子1受体(CSF1R)具有选择性的抑制剂 [54]。在PMF患者中使用帕西替尼进行的PERSIST-1试验显示，19%的患者达到≥ 35%的SVR，36%的患者总症状评分降低≥50%。在第24周时还测量了等位基因负荷的减少，与BAT的7.9%相比，帕西替尼减少了15.8% [55]。

3.6. JAK抑制剂治疗的局限性

贫血、血小板减少和在较小程度上的免疫抑制是JAK抑制剂治疗的常见副作用，可能需要调整剂量 [56] [57]。芦可替尼的JAK1抑制活性与免疫监测降低有关，与机会性感染(尤其是带状疱疹再激活)发生率升高有关，但也有肺结核、隐球菌脑菌膜脑炎、耶氏肺孢子虫病、乙型病毒性肝炎、弓形体病或巨细胞病毒视网膜炎再激活的报告，强调了提高警惕的重要性 [58] [59] [60] [61] [62]。据推测，使用芦可替尼治疗的MPN患者可能具有更高的继发性癌症风险，并且在长时间的研究中发现非黑色素瘤皮肤癌的发生率在逐年增加中 [63]。由于复杂的发病机制，尽管采用了JAK2抑制剂治疗，但其他通路(如MAPK通路)仍显示出作为一个代偿过程而被激活，涉及MEK和ERK 激酶。此外，靶向MEK/ERK激活途径似乎可提高 JAK抑制剂的疗效 [64]。

4. 总结

自从发现JAK2V617F、CALR、MPL驱动突变，再到ASXL1、DNMT3A和TET2等非驱动突变，对MPN相关分子病理发生的认识逐渐提高，对该疾病有了进一步的认识，尤其是对疾病的诊断和预后更加详细，对疾病的治疗有了更多的选择。从最开始的芦可替尼到一些新型的JAK2抑制剂，但是也仅仅是暂时改善患者症状，提高生活质量，无法使大多数患者根除疾病，而且还会带来相关的药物副作用和耐药性，另外MPN和MDS有着同样向急性髓系白血病转化的高风险，虽然可以通过行造血干细胞移植术可以治疗，但考虑到MPN患者多数年龄较大，移植风险较大，也不一定能找到合适的供者，所以需要在当前对疾病认识的基础上，进一步加强对相关分子病理的研究，尤其是对白血病相关突变基因的研究，研制出效果更佳的新型JAK2抑制剂和针对相关突变基因的靶向药物，在尽可能的减少药物副作用和耐药性的基础上，考虑把传统的化学治疗和这些药物联合起来达到更佳的治疗效果，如JAK2抑制剂联合去甲基化药物(如地西他滨、阿扎胞苷)或Bcl-2抑制剂(如维奈克拉)从而提高MPN患者的生存率。