Blood | 儿童B细胞急淋白血病患者，这类变异频率显著增高
专业点燃希望约 6 分钟撰文 | 魏胜男 责编 | 周叶斌
B细胞急性淋巴细胞白血病是一种常见的儿童癌症，并且有越来越多的研究表明该病的发病率与遗传有关。目前发现与白血病发病相关的基因多与淋巴细胞分化、细胞周期和细胞凋亡信号传导有关，DNA损伤则与髓系白血病的发病机制有关。DNA修复基因的变异会导致在DNA双链断开、单链断开或双链间交联过程中的校正失败。因此，DNA修复的失败会带来基因水平上的改变，增加癌症患病的风险。
NBN基因的双等位突变是奈梅亨断裂综合征（Nijmegen Breakage Syndrome, NBS）的遗传病因，该综合征与淋巴系统恶性肿瘤发病相关。约90%的NBS患者为NBN基因移码突变的纯合携带者。NBN蛋白作为DNA双链断裂的传感和下游修复信号的适配子，参与细胞周期的调控、DNA修复和凋亡信号的传导。NBS患者表现出特有的表型，包括免疫缺陷、放射敏感性和癌症易发性。NBS患者在儿童时期发生癌症的风险累积高达70%，通常表现为淋巴恶性肿瘤（B或T系亚型）。
尽管NBN基因突变杂合携带者在临床上未表现症状，但研究者认为其仍可能具有较高的癌症发病风险。两个大样本的针对癌症患者的研究发现，在携带NBN基因 p.K219fs位点突变的人群中，患乳腺癌、前列腺癌、白血病和淋巴瘤的患者明显增多。尽管在越来越多的癌症患者中检测到NBN变异，但其与B-ALL发病的关联性研究却十分有限。
近日，由 Carolin Escherich和Jun J. Yang 团队发表于Blood 题为Germline Genetic NBN Variation and Predisposition to B-cell Acute Lymphoblastic Leukemia in Children 的文章中，通过对4,325例儿童B-ALL患者进行测序，研究者系统性地分析了NBN变异频率，发现与非癌症患者对照组相比，儿童B-ALL患者中NBN变异的频率显著增高。大多数B-ALL患者中的NBN基因变异为错义突变，并集中出现在NBN蛋白的N端结构域。通过两种功能实验，研究者发现在这25种变异中有14种为严重功能丧失表型，并将其归类为“无功能”或“部分功能”。此外，所有杂合型NBN变异携带者的生存率与野生型（WT）患者无显著差异。
为了系统地分析NBN基因变异与B-ALL发病之间的关联性及对该疾病治疗预后的影响，研究者选择美国儿童肿瘤协作组（Children’s Oncology Group）和St Jude儿童研究医院临床试验中的4325名B-ALL儿童患者为主要研究对象。
研究者使用靶向测序技术对B-ALL儿童患者进行NBN基因变异筛选分析，在50例B-ALL儿童患者的NBN靶向测序结果中发现25种特有的潜在有害NBN基因变异，其累计发病率为1.2%；相对于gnomAD数据库中的对照数据，在118478例非癌症患者中，发现了472种潜在有害NBN基因变异，其中189种为特有的（累计发病率为0.4%），B-ALL患者中具有害的NBN基因变异的表达显著增加。值得注意的是，在gnomAD数据库里的筛选到的25个NBN相关变异中，有4个是未知的（表1）。在9名患者中发现3个与B-ALL相关NBN变异，这些变异导致了蛋白质截断，包括已知的会导致功能丧失的变异体p.K219fs（图1B和表1）。其余22个变异为错义突变，其中16个主要位于N端的FHA-BRCT重复域（22个变异体中的16个，72.7%；图1B)。每个样本中每个变异的等位基因比例被证实约为50%，与所有潜在有害NBN变异携带者的杂合基因型一致（表1）。
表1.B-ALL患者中发现的罕见的和潜在有害的NBN基因变异
图1B.NBN基因蛋白结构域图 Forkhead-associated域（FHA）、乳腺癌C端域（BRCT）I和II、MRE11和ATM相互作用位点（NBS1C）、SP100相互作用位点以及MTOR相互作用位点。上图显示研究中鉴定出的NBN变异发生的氨基酸替换位点。圆圈中的数字表示检测出携带该NBN变异的患者数量。
在对变异基因表达蛋白的功能性研究中，研究者发现蛋白功能与蛋白的稳定性相关。除p.K219fs外的另外6种变异均会导致蛋白功能失活。如所预期，3个导致蛋白截断的变异表达的蛋白均失去蛋白功能性。另外有4个发生在氨基酸位点4、40、228和313的无义突变，也导致了蛋白功能丧失。
评估试验组中B-ALL儿童患者与NBN基因的变异的关系，研究者发现携带非功能性NBN变异的患者在诱导化疗后的反应与NBN基因未发生变异的患者相似，与已知的NBS患者预后不同。非功能性NBN变异的杂合携带者与NBN未变异的患者在总生存期或无事件生存期方面无显著差异。
图2.研究总结：1)在B-ALL儿童中，潜在有害的NBN变异表达显著增高；2）蛋白质不稳定是NBN基因变异导致功能丧失的关键机制。
总之，该研究通过对患有B细胞急性淋巴细胞白血病的儿童NBN基因的靶向测序，及其表达蛋白的功能性研究，发现儿童B-ALL患者中NBN变异的频率显著增高，且多为错义突变，并集中出现在NBN蛋白的N端结构域。杂合型NBN变异携带者的生存率与野生型（WT）患者无显著差异。本研究为B-ALL的遗传易感性、NBN变异对蛋白功能的影响研究提供了新思路，而杂合NBN变异携带者也能接受ALL治疗。
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*本文由深圳市拾玉儿童公益基金会“儿童肿瘤前沿”团队编译或约稿，文中图表均源引自文献原文。本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。如需转载，请留言或联系[email protected]。本文旨在分享儿童肿瘤科研前沿成果，不是治疗方案推荐。如需获得疾病治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
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原文摘要（Abstract）
Biallelic mutation in the DNA-damage repair gene NBN is the genetic cause of Nijmegen breakage syndrome, which is associated with predisposition to lymphoid malignancies. Heterozygous carriers of germ line NBN variants may also be at risk for leukemia development, although this is much less characterized. By sequencing 4325 pediatric patients with B-cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL), we systematically examined the frequency of germ line NBN variants and identified 25 unique, putatively damaging NBN coding variants in 50 patients. Compared with the frequency of NBN variants in gnomAD noncancer controls (189 unique, putatively damaging NBN coding variants in 472 of 118 479 individuals), we found significant overrepresentation in pediatric B-ALL (P = .004; odds ratio, 1.8). Most B-ALL-risk variants were missense and cluster within the NBN N-terminal domains. Using 2 functional assays, we verified 14 of 25 variants with severe loss-of-function phenotypes and thus classified these as nonfunctional or partially functional. Finally, we found that germ line NBN variant carriers, all of whom were identified as heterozygous genotypes, showed similar survival outcomes relative to those with wild type status. Taken together, our findings provide novel insights into the genetic predisposition to B-ALL, and the impact of NBN variants on protein function and suggest that heterozygous NBN variant carriers may safely receive B-ALL therapy. These trials were registered at www.clinicaltrials.gov as #NCT01225874, NCT00075725, NCT00103285, NCI-T93-0101D, and NCT00137111.
DOI: 10.1182/blood.2023023336