基于外显子组测序的急性淋巴细胞白血病致病基因鉴定及相关机制研究

Acute lymphoblastic leukemia is a clonal disease resulted from multi-step somatic mutations generated during the development and differentiation process in a single lymphoid progenitor cell. It is of great importance to find the driver mutations in understanding of leukemogenesis.Our group has completed exome sequencing on 12 pediatric and adult B-ALL patients using high-throughput next-generation sequencing platform and has verified the mutations in expanded sample size utilizing the existing large-scale ALL sample database.The exome sequencing identified several functionally important genes with recurring somatic mutations without reports worldwide of their roles in B-ALL leukemogenesis.For some of these genes, verification work has been completed in more than 400 samples and a high mutation frequency observed. This project intends to further determine the mutation frequencies of those candidate genes, and for those with higher frequencies of mutation, functional study will be conducted for their roles in leukemogenesis as well as their association with clinical heterogeneity. Our results will further deepen our understanding of the pathogenesis of ALL and recognize valuable new prognostic factors for clinical practice, also provide potential new therapeutic targets for related drug researches, thereby promoting the progress of clinical diagnosis and treatment.

急性淋巴细胞白血病（ALL）是淋巴细胞发育分化过程中单个淋巴祖细胞发生多步骤体细胞突变而形成的克隆性疾病，寻找致病性的基因突变对其发病机制的理解至关重要。利用高通量第二代测序平台，本课题组前期已完成12例儿童和成人B-ALL患者的外显子组测序工作，之后又利用现有的大规模ALL样本库进行扩大验证，结果发现多个在B-ALL中具有重现性体细胞突变且功能重要的基因，且对其在B-ALL发病机制中的作用，国内外尚无报道。此外，部分基因已完成400余例样本的验证并发现较高突变率。本项目拟进一步明确候选基因在B-ALL中的突变率，选择其中突变率较高者，对其在B-ALL发病机制中所起的作用进行功能研究，并分析其与患者临床异质性的关联。本项目的研究结果将进一步深化人们对B-ALL发病机制的认识，为该病提供新的预后判断指标，完善其预后分析体系，此外还可为相关药物研究提供可能的新型治疗靶点，从而推动临床诊治的进展

B细胞急性淋巴细胞白血病（ALL）是ALL中最为常见的类型。与儿童相比，成人B-ALL的预后极差。目前，关于成人病例的基因组学研究仍较缺乏，对其进行研究并将其与儿童ALL基因组的差异进行比较，将有助于进一步认识该疾病的发病机制。. 本所共对92例成人和111例儿童进行了全外显子测序（WES）和/或全基因组测序（WGS）、拷贝数变异（CNV）检测和RNA-seq研究。通过WES/WGS发现，327个突变基因具有重现性，其中32.4%是首次在B-ALL中发现存在突变。应用RNA-seq对172个病例进行了融合基因的分析，共发现32个新的框内（in-frame）融合，其中包括MEF2D和ZNF384相关的融合基因。在87例成人和93例儿童B-ALL扩大验证样本中，应用RT-PCR方法对MEF2D和ZNF384相关融合基因进行了筛查，同时针对48个具有重现性突变的基因，应用靶向深度测序（TDS）方法进行全长测序。将第二代测序病例和验证病例合并后共为376例，其中177例成人和199例儿童。ZNF384融合在成人和儿童的发生率分别为7.3%和4.0%，而MEF2D融合则可见于6.8%的成人和3.5%的儿童，均倾向于在成人中更多见。预后研究发现，存在MEF2D融合基因的病例预后相对更差。对48个重现性基因的突变率进行研究后发现，成人和儿童在基因突变率上存在显著差异。例如表观遗传学修饰基因的突变在成人中明显更多见，组蛋白/DNA甲基化修饰物（histone/DNA methylation modifiers）在成人中的突变率（22.9%）与儿童（12.7%）相比明显更高。功能实验结果显示两种融合基因对B细胞的发育分化均具有明显阻滞作用，且EP300-ZNF384对小鼠具有致白血病的作用。应用RNA-seq分析基因表达谱后可将所有B-ALL病例分为8大类，基本每一类都有特征性的表达谱特征，包括我们新发现的MEF2D和ZNF384融合基因。对任一个表达谱亚类而言，成人B-ALL的预后都比儿童的更差。. 本研究全面描述了B-ALL病例的基因组学和转录组学异常，包括MEF2D和ZNF384相关的融合基因，并对其功能进行了初步研究，有助于深入理解白血病的发病机制，寻找成人与儿童ALL预后差异的分子机制，同时将有助于寻找可能的新型药物治疗靶点。