Blood：儿童B细胞急淋白血病患者NBN变异频率显著增高

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。