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急性髓细胞白血病(AML)治疗决策困难,研究人员开展了 AML 患者无事件生存期(EFS)与内源性病毒元件(EVE)开放阅读框(ORF)异常表达关系的研究。结果发现 HERVK9 ORF 表达与 EFS 相关,可辅助确定 AML 患者前期异基因造血细胞移植(allo - HCT)指征。
急性髓细胞白血病(Acute Myelocytic Leukemia,AML)是成年人中常见的血液系统恶性肿瘤。目前,以阿糖胞苷联合蒽环类药物的 “3 + 7 方案” 虽为治疗金标准,但部分患者对细胞毒性药物耐药,需进行异基因造血细胞移植(Allogeneic Hematopoietic Cell Transplantation,allo - HCT)。allo - HCT 虽有强大的抗肿瘤作用,却也伴随着较高的治疗相关死亡率。
当前,依据细胞遗传学和分子学异常进行的风险分层,可将 AML 患者分为低、中、高风险组,用于指导 allo - HCT 的实施。然而,对于中危组患者以及部分低危组缓解后复发的患者,最佳治疗策略仍存在争议。内源性病毒元件(Endogenous Viral Elements,EVE)是插入到生殖系并垂直传播给后代的病毒基因或基因组序列,在多种恶性肿瘤中存在异常表达,且部分 EVE 可作为新抗原引发抗肿瘤免疫反应。但 EVE 异常表达在 AML 中的作用却鲜为人知。
为了解决这些问题,日本东海大学医学院等研究机构的研究人员开展了一项关于 AML 患者 EVE - ORF 表达与预后关系的研究。研究发现,人类内源性逆转录病毒 K9(HERVK9)的 ORF 表达水平与 AML 患者的无事件生存期(Event - Free Survival,EFS)相关,且独立于传统风险分层。这一发现意味着 HERVK9 表达有望成为重要的预后指标,辅助医生确定 AML 患者前期 allo - HCT 的指征,为 AML 的精准治疗提供了新方向。该研究成果发表在《Retrovirology》杂志上。
研究人员开展此项研究主要用到了以下关键技术方法:首先,从癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)、基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)等数据库获取 AML 患者和正常造血前体细胞(Hematopoietic Precursor Cells,HPCs)的 RNA 测序(RNA - seq)数据;然后,运用 HISAT2、StringTie、DESeq2 等软件对数据进行处理和分析,识别差异表达的 EVE(DE - EVEs)和基因(DEGs);最后,通过基因集富集分析(Gene - Set Enrichment Analysis,GSEA)、生存分析等方法探究相关基因与 AML 预后的关系。
下面介绍具体的研究结果:
- 验证分析数据集:对 RNA - seq 数据集进行质量评估,主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和统一流形逼近与投影(Uniform Manifold Approximation and Projection,UMAP)显示 AML 患者和 HPCs 样本可明显区分,TCGA - LAML 数据集质量较好,作为主要数据集,GSE49642 作为验证数据集。
- 检测差异表达的 EVE ORF:通过对多个数据集的差异表达分析,排除批次效应影响后,确定了 1517 个 AML 特征性 DE - EVE ORF,包括 557 个 LTR 型和 960 个非 LTR 型。PCA 和 UMAP 分析表明,DE - EVE ORF 表达模式与常见细胞遗传学异常和形态学特征无关(除 FAB - M3 外),且染色体 19 是 DE - EVE ORF 表达的热点区域。
- DE - EVE 家族的富集分析:利用 Repbase 注释确定了 14 个在 AML 细胞中差异表达的 EVE 家族,其中 HERVK 和 HERVK9 家族表达分布较广,具有较高异质性。
- HERVK9 表达与 AML 患者 EFS 的相关性:在排除部分干扰因素后,对 90 例 AML 患者进行生存分析,发现 HERVK9 家族表达值与 EFS 相关,高 HERVK9 表达与更长的 EFS 相关,且该结果在未进行前期 allo - HCT 的患者中也得到验证。多因素分析表明,HERVK9 表达是独立于其他已知预后因素的风险因素。此外,位于染色体 19 的两个 HERVK9 - derived ORFs 与更高表达和更长 EFS 相关,并通过逆转录定量聚合酶链反应(PCR)进行了验证。
- 高 HERVK9 表达与免疫反应和凋亡信号的关系:基因集富集分析显示,高 HERVK9 表达的 AML 细胞中,与免疫反应、抗原加工和呈递、同种异体排斥、p53 通路和凋亡相关的基因集显著上调,提示 HERVK9 异常表达可能通过异常的抗原加工和呈递,介导同种异体免疫反应,促进 AML 细胞凋亡。
研究结论表明,HERVK9 表达与强化化疗治疗的 AML 患者的 EFS 改善呈正相关,且独立于既定的风险分类,如 FAB 分类、细胞遗传学或基因异常。在讨论部分,研究人员指出该研究首次系统分析了所有 EVE - derived ORFs 的表达,确定 HERVK9 - derived ORFs 是 AML 中最强的预后因素。鉴于新抗原是免疫治疗的理想靶点,后续研究可进一步探究 AML 细胞中 HERVK9 翻译的肽段。同时,研究也存在局限性,如需要对不同细胞类型的 EVE 表达进行单细胞转录组分析,缺乏部分临床信息,可能存在混杂因素影响预后,且转录组分析无法完全评估抗肿瘤免疫反应等。但总体而言,该研究为 AML 的治疗和预后评估提供了新的视角和潜在的生物标志物,有助于推动 AML 精准治疗的发展。