高危多发性骨髓瘤遗传学研究进展

Advances in Genetic Research on High-Risk Multiple Myeloma

摘要: 多发性骨髓瘤(MM)是骨髓浆细胞恶性增殖性血液肿瘤，高危MM (High-risk multiple myeloma, HRMM)因早期复发、治疗抵抗而预后不良。遗传学异常是其核心特征，主要包括del (17p)、t (4; 14)、t (14; 16)、1q21扩增等染色体异常，以及TP53、RAS、NF-κB通路等基因突变。随着荧光原位杂交、二代测序技术的应用，对HRMM遗传机制认识不断深化。本文从细胞遗传学和分子遗传学层面，系统综述HRMM的染色体异常、基因突变、表观遗传学改变及信号通路异常研究进展，为精准诊断和个体化治疗提供理论依据。

Abstract: Multiple myeloma (MM) is a malignant proliferative hematologic tumor of bone marrow plasma cells. High-risk multiple myeloma (HRMM) carries a poor prognosis due to early relapse and treatment resistance. Genetic abnormalities constitute its core characteristics, primarily involving chromosomal alterations such as del (17p), t (4; 14), t (14; 16), and 1q21 amplification, alongside mutations in genes including TP53, RAS, and the NF-κB pathway. Advances in fluorescence in situ hybridization (FISH) and next-generation sequencing technologies have deepened our understanding of the genetic mechanisms underlying HRMM. This article provides a systematic review of chromosomal abnormalities, gene mutations, epigenetic alterations, and signaling pathway dysregulation in HRMM from cytogenetic and molecular genetic perspectives, offering theoretical foundations for precision diagnosis and personalized treatment.

1. 引言

多发性骨髓瘤(multiple myeloma, MM)是起源于骨髓浆细胞的恶性克隆性疾病，是第二常见血液系统恶性肿瘤，约占所有恶性肿瘤的1.8%，中位发病年龄69岁[1]。随着人口老龄化，MM发病率逐年上升，我国年发病率约1~2/10万[2]。尽管蛋白酶体抑制剂、免疫调节剂、单抗及CAR-T等新疗法使中位总生存期从约3年延长至6~8年[3]，但MM仍难治愈，患者间生存差异悬殊，部分早期复发、快速进展，生存期不足2年[4]。高危MM是指携带特定不良遗传学异常或具侵袭性临床特征的亚型，占新诊断患者15%~25% [5]。公认的高危遗传学异常包括del (17p)、t (4; 14)、t (14; 16)、t (14; 20)及1q21扩增等[6]。本文从细胞遗传学和分子遗传学层面系统综述HRMM遗传学研究进展，为临床诊疗提供参考。

2. 多发性骨髓瘤与高危分层概述

2.1. 多发性骨髓瘤的基本特征

MM是以骨髓中克隆性浆细胞异常增殖为特征的恶性肿瘤，其发病是多步骤、多阶段过程。MM临床表现复杂多样，主要包括骨质破坏、贫血、肾功能损害和高钙血症，即“CRAB”症状[7]。骨质破坏最常见，约70%~80%患者诊断时即存在溶骨性病变，发生机制涉及破骨细胞活化和成骨细胞抑制失衡，MM细胞通过分泌RANKL、DKK1等因子重塑骨髓微环境，促进骨溶解[8]。贫血与骨髓浸润、促红细胞生成素相对不足及炎症因子抑制等相关，约70%患者诊断时存在。肾功能损害见于20%~40%患者，主要机制包括轻链沉积致管型肾病、高钙血症、脱水及药物毒性等[9]。

2.2. 高危多发性骨髓瘤的界定

高危多发性骨髓瘤(High-risk multiple myeloma, HRMM)的界定经历了从临床特征到遗传学异常的演变。早期主要基于临床和实验室指标定义，如高肿瘤负荷、肾功能损害、浆细胞白血病、髓外病变等[10]。随着细胞遗传学和分子生物学技术发展，遗传学异常逐渐成为核心标准，因其更直接反映肿瘤细胞内在生物学特性。目前国际上对HRMM遗传学定义已基本达成共识。IMWG将del (17p)、t (4; 14)、t (14; 16)、t (14; 20)及1q21扩增定义为高危遗传学异常[11]。梅奥诊所mSMART 3.0系统还纳入TP53突变和基因表达谱高危评分[12]。2024年《高危多发性骨髓瘤诊断与治疗中国专家共识》对定义进行全面更新[13]，将HRMM定义为具有以下一项或多项特征：高危细胞遗传学异常(del (17p)阳性细胞 ≥ 10%、t (4; 14)、t (14; 16)、t (14; 20)、1q21扩增拷贝数 ≥ 4、del (1p32))、TP53双等位基因失活(del (17p)合并TP53突变)、R-ISS III期、原发性浆细胞白血病、髓外病变。该定义整合遗传学异常和临床特征，更全面反映HRMM生物学特性。

3. 高危多发性骨髓瘤的细胞遗传学特征

3.1. 染色体核型异常

染色体核型异常是MM最基本的遗传学特征。从染色体数目角度，MM可分为超二倍体(hyperdiploid, HD)和非超二倍体(Non-hyperdiploid, NHD)两大类[14]。HD-MM染色体数目在48~75条之间，约占50%~60%；NHD-MM约占40%~50%，代表MM发生的两条不同途径。复杂核型指存在3种或以上染色体异常，检出率约10%~20% [15]，反映基因组不稳定性增加。研究证实，复杂核型与不良预后显著相关，尤其当异常数目 ≥ 5种时，患者PFS和OS均显著缩短。

3.2. 高危相关的染色体易位

染色体易位是MM中最重要的原发性遗传学异常，主要涉及14号染色体长臂32区的免疫球蛋白重链(Immunoglobulin heavy chain, IGH)基因位点。IGH易位通过将强效增强子置于癌基因附近，导致其异常高表达[16]。IGH易位约见于40%~50%的MM患者，根据易位伙伴基因不同可分为高危和标危两类。t (4; 14)是最常见的高危IGH易位，检出率约10%~15% [17]，导致FGFR3和MMSET基因与IGH基因并置。MMSET是组蛋白甲基转移酶，其过表达导致全基因组H3K36me2水平升高，影响大量基因表达调控[18]，还参与DNA损伤修复，增强肿瘤细胞对DNA损伤的耐受能力。t (4; 14)阳性患者对传统化疗反应差，但对蛋白酶体抑制剂相对敏感，含硼替佐米方案可显著改善预后[19]。t (14; 16)易位导致MAF基因过表达，检出率约2%~5%，与不良预后显著相关。MAF主要靶基因包括CCND2、ITGB7等[20]。与t (4; 14)不同，t (14; 16)阳性患者对蛋白酶体抑制剂反应较差[5]。t (14; 20)易位导致MAFB基因过表达，检出率约1%~2%，同样与不良预后相关，但因发生率极低，最佳治疗策略尚不明确。

t (11; 14)是最常见的IGH易位，检出率约15%~20%，导致CCND1过表达，通常与较好预后相关[21]，且对BCL-2抑制剂维奈克拉高度敏感[22]。其中，MYC基因重排在新诊断MM中检出率约15%~20%，在复发难治性MM中可高达45% [23]，与疾病进展和不良预后相关。

3.3. 染色体缺失与扩增

染色体缺失和扩增是MM中常见的继发性遗传学异常，通常在疾病进展中逐渐累积。del (17p)是目前公认最具不良预后意义的遗传学异常，被视为HRMM标志性特征[24]。17p缺失导致TP53抑癌基因单拷贝丢失，p53功能丧失使肿瘤细胞逃脱正常生长控制和凋亡机制。其中，双等位基因失活是最经典的双打击模式。del (17p)合并TP53突变导致p53功能完全丧失，细胞进入“遗传无政府状态”。约60%的del (17p)阳性患者同时携带TP53突变，这类患者中位总生存期仅18~24个月，显著短于仅有del (17p) (约30个月)或仅有TP53突变(约36个月)的患者[25]。TP53双等位基因失活患者突变负荷显著增高，染色体不稳定性加剧，对几乎所有细胞毒性药物产生广泛耐药。中国专家共识明确将其定义为“超高危”亚型[13]。常见的双打击/多重打击组合包括：(1) del (17p)合并1q21扩增(约15%~20%)，TP53缺失解除基因组稳定性约束，1q21扩增提供的CKS1B和MCL-1过表达形成“失控增殖 + 抗凋亡”双重打击；(2) t (4; 14)合并del (17p) (约5%)，从表观遗传学紊乱和基因组监控失效两个维度破坏细胞正常调控；(3) t (14; 16)合并1q21扩增，导致高度侵袭性表型和早期髓外播散；(4) del (17p)合并del (1p32)，两个不同染色体上的抑癌基因同时缺失。而“多重打击”指同时携带三个或以上高危遗传学异常，约10%~15%的HRMM患者属此类型。这类患者同时具有染色体结构异常、染色体数目异常和基因点突变，呈现极高的基因组不稳定性、快速克隆演化、原发耐药和高频率髓外病变。大规模研究显示，携带 ≥ 3个高危异常的患者中位无进展生存期仅6个月，中位总生存期不足12个月。双重打击/多重打击形成涉及克隆演化的多步骤累积。初诊时的起始事件(如IGH易位)在MGUS或SMM阶段已存在，继发性异常(如1q21扩增、del (17p))随疾病进展逐步累积。治疗压力加速克隆选择，携带多个高危异常的克隆因生存优势被富集。单细胞测序揭示，复发时主导克隆往往累积更多高危异常，形成“遗传学恶化”轨迹。

1号染色体异常是MM中最常见的继发性遗传学异常，主要包括1q21扩增和1p缺失[26]。1q21扩增检出率约30%~40%，该区域包含CKS1B和MCL1等驱动基因。1q21扩增的预后意义与拷贝数密切相关，当拷贝数 ≥ 4时患者预后显著恶化。最新R2-ISS分期系统和中国专家共识均将1q21扩增(≥4拷贝)纳入高危遗传学异常定义。金媛媛等[27]研究显示，1q21扩增是老年MM患者最常见的遗传学异常，阳性率高达59.2%。1p缺失主要涉及1p32和1p12区域，分别导致CDKN2C和FAM46C基因丢失，检出率约10%~20%，已被部分指南纳入高危遗传学异常范畴。del (13q)检出率约40%~50%，导致RB1抑癌基因丢失，但目前已不再被视为独立高危因素。8q24扩增涉及MYC基因位点，检出率约10%~15%，与疾病进展相关。

3.4. 超二倍体与亚二倍体核型

根据染色体数目可将MM分为超二倍体(HD)和非超二倍体(NHD)两大类，这一分类具有重要生物学意义和预后价值。HD-MM染色体数目在48~75条之间，约占50%~60%，特征是奇数号染色体三体或多体，最常受累染色体包括3、5、7、9、11、15、19和21号。HD-MM通常与较好预后相关，患者中位OS显著长于NHD-MM，且对免疫调节剂反应较好。然而，部分HD-MM患者可同时携带高危遗传学异常，这类患者预后与NHD-MM相似甚至更差。值得注意的是，HD-MM与IGH易位通常互斥，约70%的NHD-MM患者携带IGH易位，而HD-MM中IGH易位检出率仅10%~15% [28]，提示两者代表MM发生的不同途径。亚二倍体MM染色体数目 < 44条，检出率约5%~10%，通常与不良预后相关。假二倍体MM染色体数目在44~46条之间，但存在结构异常，预后介于HD-MM和亚二倍体MM之间。NHD-MM与IGH易位高度相关，其中高危易位在NHD-MM中检出率显著高于HD-MM，提示IGH易位可能是NHD-MM发生的起始事件。

4. 高危多发性骨髓瘤的分子遗传学机制

4.1. 关键致病基因突变

二代测序技术的广泛应用揭示了MM复杂的基因突变谱系。与实体瘤相比，MM的突变负荷相对较低，中位非同义突变数约为35~50个/外显子组，但突变谱具有高度异质性。TP53是MM中最重要的抑癌基因，其突变在新诊断MM中的检出率约为5%~8%，但在复发难治性MM中可高达25%~30%。TP53突变通常为错义突变，集中于DNA结合域，导致p53蛋白功能丧失。约60%的del (17p)阳性患者同时携带TP53突变，形成双等位基因失活，这类患者的预后最差。RAS/MAPK信号通路是MM中最常见的突变通路，约40%~50%的MM患者携带该通路的基因突变。KRAS和NRAS突变率分别约为20%~25%，这些突变通常为热点突变，集中于第12、13和61位密码子，导致RAS蛋白持续激活。NF-κB信号通路在MM的发生发展中发挥重要作用，约20%的MM患者携带该通路的基因突变。TRAF3缺失或突变见于约10%的MM患者，导致非经典NF-κB通路持续激活。此外，DIS3、FAM46C等基因突变也见于10%~15%的MM患者，与不良预后相关。

4.2. 表观遗传学改变

表观遗传学改变是指不涉及DNA序列变化的可遗传基因表达调控，主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控等。在MM中，DNA甲基化模式呈现全基因组低甲基化和启动子区高甲基化并存的特点[29]。全基因组低甲基化可导致基因组不稳定性增加，促进染色体重排和突变累积。启动子区高甲基化导致抑癌基因沉默，常见的受累基因包括CDKN2A、CDKN2B、DAPK1等。DNMT抑制剂可逆转异常的DNA甲基化，在MM中具有一定的抗肿瘤活性。组蛋白修饰异常也在MM中普遍存在。t (4; 14)易位导致MMSET过表达，引起全基因组H3K36me2水平升高，同时伴随H3K27me3水平下降。组蛋白去乙酰化酶(HDAC)在MM中常过表达，导致抑癌基因表达抑制。HDAC抑制剂帕比司他已被批准用于复发难治性MM的治疗。非编码RNA在MM中也发挥重要调控作用。多种miRNA表达异常，如miR-21、miR-221/222上调促进细胞生存，而miR-15a/16-1、miR-34a下调导致癌基因过表达。长链非编码RNA如MALAT1、NEAT1在MM中高表达，参与基因表达调控和耐药性形成[30]。

4.3. 信号通路异常

MM的发生发展涉及多条信号通路的异常激活。JAK/STAT信号通路主要由IL-6等细胞因子激活，是MM中最重要的促生存通路之一。IL-6是MM细胞最重要的生长因子，激活JAK1/JAK2后磷酸化STAT3，后者入核调控抗凋亡基因(BCL-XL, MCL1)、细胞周期基因(CCND1, c-MYC)和血管新生基因(VEGF)的表达[31]。PI3K/AKT/mTOR信号通路在MM中常异常激活，可由生长因子刺激、PTEN失活等机制引起。活化的AKT磷酸化多种下游底物，调控细胞生存、代谢和增殖。mTOR抑制剂在MM中进行了临床试验，与其他药物联合使用可能提高疗效。Wnt/β-catenin信号通路在MM的骨病发生中发挥重要作用。MM细胞分泌DKK1等Wnt抑制因子，阻断成骨细胞中的Wnt信号，导致骨质破坏。部分MM细胞中β-catenin异常激活，促进细胞周期进程和耐药性。DNA损伤修复通路的异常与MM的基因组不稳定性和耐药性密切相关。TP53失活导致细胞对DNA损伤诱导的凋亡产生抵抗。部分MM患者存在同源重组修复(HRR)通路缺陷，对PARP抑制剂敏感，为治疗提供了新的靶点。

4.4. 高危遗传学异常介导的耐药机制

高危遗传学异常通过特定分子机制介导靶向治疗耐药。del (17p)/TP53失活使肿瘤细胞对蛋白酶体抑制剂诱导的内质网应激-凋亡信号产生抵抗，同时DNA损伤修复检查点失效加速耐药克隆演化[25]；t (4; 14)易位中MMSET过表达增强DNA损伤修复能力并上调BCL-2/MCL-1抗凋亡蛋白，FGFR3激活持续刺激RAS/MAPK和PI3K/AKT通路提供促生存信号[18]；1q21扩增通过CKS1B促进细胞周期进程和MCL-1拮抗免疫调节剂诱导的线粒体凋亡[32]。RAS/MAPK通路突变在治疗压力下被选择性富集(复发难治性MM携带率50% vs初诊40%)，通过RAF/MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR双轴传递促生存信号并上调P-糖蛋白等药物外排泵[32] [33]。NF-κB通路组成性激活(TRAF3、CYLD缺失)诱导抗凋亡基因、细胞周期基因和多药耐药基因表达[34]；表观遗传学异常如启动子区超甲基化沉默BIM/NOXA等凋亡相关基因，HDAC过表达抑制促凋亡基因转录[29]。克隆演化是耐药的根本驱动力，单细胞测序揭示复发患者主导克隆与初诊时不同且累积更多高危遗传学异常[35]，靶向耐药克隆特异性分子标志或“进化预适应”策略是未来研究方向。

5. 结论

高危多发性骨髓瘤是MM中预后最差的亚型，遗传学异常是其最核心的定义特征和预后决定因素。从细胞遗传学层面，HRMM的主要特征包括高危染色体易位[t (4; 14)、t (14; 16)、t (14; 20)]、染色体缺失[del (17p), del (1p)]、染色体扩增(1q21扩增)以及复杂核型和亚二倍体等。从分子遗传学层面，HRMM涉及TP53、RAS/MAPK、NF-κB等关键通路的基因突变，以及DNA甲基化异常、组蛋白修饰紊乱和非编码RNA调控失衡等表观遗传学改变。随着FISH、NGS等检测技术的进步，对HRMM遗传学机制的认识不断深化，危险分层体系持续完善。基于遗传学特征的个体化治疗是改善HRMM预后的关键策略。未来研究应进一步阐明高危遗传学异常的分子机制，开发针对性的靶向治疗策略，最终实现HRMM的精准诊疗。

NOTES

^*通讯作者。