克隆演化在急性早幼粒细胞白血病复发中的作用机制研究

All-trans retinoic acid (ATRA) and arsenic trioxide (ATO) has made acute promyelocytic leukemia (APL) from highly fatal to highly curable. However, relapse remained 5-30% of APL, and responsible for more than 90% cases of death. Relapse has become one of the most complicated issues in APL. In the previous studies, we have found that the relapsed cases showed heterogeneity at onset of the disease, and different sub-clones may have different function to induce relapse. Shall we establish a prognostic model for relapse according to the heterogeneity at diagnosis? What are the functions of the key gene mutations in each sub-clone for relapse, synergistic or proliferative function? We need more relapsed cases to analyze clonal evolution, thus making inference of the function and key mutations of each sub-clone, and verified by biological molecular techniques and animal models. In this study, we are trying to explore the relapse of APL in a brand new insight——clonal evolution. Based on the sub-clones at onset and relapse, we will make functional estimation of multiple gene mutations, verify their functions in vitro an in vivo to discover more risk gene mutations, establish prognostic models for relapse, and provide advice for clinical treatment. So that we shall shorten the monitoring period of relapse, and finally improve the prognosis and survival of patients. Furthermore, the clonal evolution study of APL would provide theoretical and practical basis of precision medicine for other relapsed and resistant acute leukemia.

全反式维甲酸(ATRA)与三氧化二砷(ATO)的联合应用使急性早幼粒细胞白血病(APL)由高度致命转变为可治愈的急性白血病，但复发APL占5-30%，且占死亡原因的90%以上，是当前APL治疗中最棘手的问题之一。前期研究发现：复发患者在初发时显示更大的肿瘤异质性；不同的亚克隆在复发时可能具备不同的功能。可否根据初发时的肿瘤异质性建立复发预测模型？亚克隆携带的关键突变是否对复发起协同或快速增殖作用？我们需要对更多的复发病例进行克隆演化分析，推断不同亚克隆对复发所起的作用及其关键性基因突变，用分子生物学和动物模型实验加以验证。本研究拟从克隆演化的全新视角对APL复发进行探索，以亚克隆为载体，对大量基因突变进行功能预测，通过进一步验证发现更多复发危险性的突变，建立复发预测模型，以指导临床用药和及时调整方案，从而缩短复发监控周期，改善患者预后及生存，同时也可为其他复发难治白血病提供理论和实践基础。

全反式维甲酸与三氧化二砷的联合应用使急性早幼粒细胞白血病(APL)由高度致命转变为可治愈的急性白血病，但复发APL占5-30%，且占死亡原因的90%以上，是当前APL治疗中最棘手的问题之一。前期研究发现：复发患者在初发时显示更大的肿瘤异质性；不同的亚克隆在复发时可能具备不同的功能。本研究从克隆演化的全新视角对APL复发的方式、机制及干预措施进行探索。首先通过大规模临床试验所收集的复发/耐药APL病例，经全基因组测序分析建模，初步推断出一些与APL复发及克隆演化相关的分子标记，如KMT2A-USO1融合基因、JAK1突变、NRAS突变等。设计APL通用型基因panel，覆盖本研究检测到的以及国际已报道的与白血病、尤其是APL复发/耐药相关的基因突变，进行深度测序及验证，从而构建不同复发类型的克隆演化模型。此套实验方法同样适用于其他AML亚型的研究，但AML较APL的肿瘤异质性更加复杂，panel设计宜有所调整，目前已在本中心延展到CBF-AML克隆演化的探索。因为每例复发患者鉴定出的新突变各不相同，单个基因功能验证和复发机制探索难以满足对APL复发的宏观理解和通识性治疗方法的研发。而另一方面，基于肿瘤新抗原的肿瘤免疫治疗已开启了肿瘤治疗领域的重大变革，根据HLA分型预测的肿瘤新抗原mRNA疫苗能激发特异性免疫应答，具有安全性高、装载量大、生产成本低、生产周期短等优势，并有望在治疗中克服肿瘤异质性难题，实现肿瘤的个性化精准治疗。因此，我们在本中心现有标本、数据库和已开发的肿瘤新抗原预测软件的基础上，对APL复发模型中的新突变、尤其是对复发有独立预后影响的NRAS突变进行肿瘤新抗原预测，设计相应的mRNA疫苗并进行体外实验验证，为复发难治APL的肿瘤mRNA疫苗治疗提供一定的实验基础。