编者按：在髓系恶性肿瘤中，“多重打击”TP53突变的存在，尤其是发现与复杂的核型结合时，患者常出现治疗应答不佳或无应答等不良结果。因此，了解TP53突变驱动的克隆进化、抑制先行克隆和最终疾病转化的生物学基础对于开发更有效的治疗方法至关重要。骨髓增殖性肿瘤 (MPN) 是研究这一过程的理想疾病模型，因为通过获得TP53错义突变经常发生继发性急性髓系白血病 (sAML) 的进展。

 

在刚刚结束的2021美国血液学会（ASH）年会的“Plenary Scientific Session”环节，公布了一项重磅研究，揭示了MPN中TP53突变白血病转化的遗传、细胞和分子景观（大会摘要号：3）。本刊特邀请中国医学科学院血液病医院肖志坚教授对该项研究进行了精彩点评。

 

 

为了描述TP53驱动转化的肿瘤系统发育、细胞层次和分子特征，研究者对来自35个供体和40个时间点（对照组、慢性期MPN、AML前和TP53突变sAML；图a）的22116个造血干细胞和祖细胞（HSPC）进行单细胞多组目标序列分析（PMID:33377019和30765193）。TARGET seq独特地支持单细胞突变分析，具有平行转录组和细胞表面蛋白质组读数的等位基因分辨率。

 

 

（图片源自发表文章）

 

研究结果发现，聚合克隆进化导致TP53野生型等位基因在转化时完全丢失，包括在同一患者（n=4/14）和JAK2阴性进展（n=2/14）中单独的TP53“多重打击”亚克隆的平行进化。所有患者都存在由染色体异常（CAs）驱动的复杂克隆进化，很少观察到没有CAs的TP53多发性热休克细胞。具有复发性CA的亚克隆，如单体7，显示RAS相关转录上调，并在异种移植模型中优先扩增。总之，这些数据表明TP53错义突变、TP53野生型等位基因缺失和细胞遗传学进化是白血病干细胞（LSC）扩增的共同需要。

 

sAML样本的综合转录组学分析（图b）显示了三个主要群体：1）以红系特征为特征的TP53突变簇（图c，例如KLF1、GATA1、GYPA），由于没有病例显示红系白血病的诊断特征，这是一个意外发现；2）一个LSC TP53突变体簇（图d）；3）一个TP53-WT白血病前期簇（图e）。LSC簇显示关键干细胞调节因子的失调，由此研究者得出一个独立AML队列中具有预后影响的48基因LSC新评分（HR=3.13；图f）。重要的是，无论de novo 和sAML的TP53状态如何，该评分都可以预测结果，表明其更广泛的潜在临床效用。

 

 

（图片源自发表文章）

 

研究通过TARGET seq分析，能够独特地描述罕见的TP53-WT白血病前细胞（preLSCs）。通过体外长期和短期培养，与正常或MPN供体的HSC相比，来自sAML样本的PreLSC在转录和功能水平上表现出更多的干细胞特征、更多的静止状态，以及异常的炎症信号和分化缺陷（图g）。这表明细胞外源性抑制残余TP53-WT造血。

 

 

（图片源自发表文章）

 

对处于疾病发展不同阶段的TP53杂合突变HSPC的纵向分析（图a）表明，TP53“多重打击”的LSC出现的异常炎症信号（例如BST2、IFITM1、IFITM3），而不仅仅是TP53突变，可以预测随后的转化。在小鼠模型系统中，持续炎症刺激激发的TP53突变细胞在WT:TP53R172H/+嵌合体中获得了平均3倍的竞争优势。这表明来自肿瘤微环境的促炎症信号促进了TP53突变细胞的适应性优势，同时抑制先前克隆。

 

总之，该项研究对TP53介导的转化的遗传、细胞和分子景观进行了全面的单细胞多组学分析，为慢性血液系统恶性肿瘤向侵袭性急性白血病的演变提供了独特的见解（图h）。由于TP53是人类癌症中最常见的突变基因，预计这些发现将与许多其他癌症类型具有更广泛的相关性。

 

 

（图片源自发表文章）

 

 

MPN的结局之一是向急性髓系白血病（AML）转化，比如说原发性骨髓纤维化，它的5年、10年、15年AML转化的概率分别是10%、20%和40%。从慢性期到加速期、到急变期，它发展的基础是怎样的？今年ASH年会24个Best of ASH中MPN就占3个。现在主要的趋势就是做单细胞组学研究，单细胞组学包括了单细胞的基因组学、转录组学、蛋白质组学，还有一个关于MPN机制研究的新技术——单细胞的空间组学。这篇文章主要阐述了TP53在MPN的白血病转化的演变过程中的作用。

 

研究通过收集了22116个慢性期、加速期、急变期不同时间点患者的骨髓通过流式分选出的干祖细胞，然后通过单细胞的多组学：基因组学来研究基因突变，转录组学来研究细胞组群的表达谱系，细胞表面的蛋白质组学这三个方法，做了深入研究。 

 

  第一个工作是基因组学研究，在慢性期变成急变期时，TP53基因从杂合子突变演变为双等位基因的突变，随着白血病恶性克隆的出现，同时伴有染色体核型的异常，如-7等。这是整个演变过程中做的第一个工作所研究的内容。

 

第二个工作是转录组学的分析，发现从转录组学上来说有3组细胞群：第一群主要是TP53基因突变的白血病干细胞(LSC)，第二群就是TP53基因突变的红系细胞。第三组是TP53野生型的白血病前期细胞。在有TP53突变的白血病干细胞细胞群里找到48个表达异常的新基因，利用这些新基因建立了一个积分系统，这个积分系统能够用来进行白血病（无论是否有TP53突变）的预后风险的评估，因此，这个研究的确有广义的普适性。还有一个工作就是sAML样本中PreLSC，这群细胞的干性（stemness）增高，同时还需要肿瘤微环境的炎性信号参与其恶性克隆的转变过程。

 

这篇文章的主要意义：1.TP53是肿瘤里参与疾病进展的关键因素，以MPN作为模型来研究TP53在疾病演变过程中的作用，解释了这个突变能够使疾病加速，但同时需要有杂合子变成双等位基因的multi-hit，同时还伴有染色体核型的异常。2.sAML通过表达组学的分析，同时存在有异质性细胞群，依据其中PreLSC的异常表达基因提出了一个白血病预后积分系统，这个积分系统有望在临床用来进行白血病的预后分组。3.肿瘤的发生不仅是本身基因突变决定的，还得有肿瘤微环境，在MPN里，提出了单细胞的空间组学的研究方法，这个方法用来研究肿瘤的恶性克隆与微环境的相互作用。总体来说，现在通过单细胞、多维度的方法，揭示了肿瘤从单细胞水平的发生发展演变规律，对我们认识疾病找到相应的防治措施提供了一些新的线索。

 

专家简介

 

肖志坚

 

主任医师、教授、博士生导师中国医学科学院血液病医院（血液学研究所）副院所长

 

中国医学科学院血液病医院MDS诊疗中心主任病理中心主任

 

中华医学会血液学分会副主任委员

 

中华医学会血液学分会白血病淋巴瘤学组组长

 

主攻研究方向为髓系肿瘤，特别是骨髓增生异常综合征和骨髓增殖性肿瘤的发病分子机制和临床诊治新策略

 

获“新世纪百千万人才工程”国家级人选、卫生部“有突出贡献的中青年专家”、国务院“政府特贴专家”和“全国优秀科技工作者”等称号

 

《中华血液学杂志》、《国际输血及血液学杂志》和《白血病?淋巴瘤》杂志副主编，《Blood Review》《Gene，Chromosomes and Cancer》等杂志编委