急性淋巴细胞白血病(ALL)是一组常见的血液系统恶性疾病,最常见的为B淋巴细胞白血病。上个世纪60年代以来ALL的治疗不断进步,5年生存率在儿童ALL可达80%以上,但于成人仍仅在40%左右。ALL主要预后因素包括年龄、发病时白细胞数、细胞遗传学和分子遗传学改变、免疫表型、对诱导治疗的反应及微小残留病灶(MRD)。对初诊ALL患者进行细致的危险分层,实施个体化治疗是提高患者生存期的重要途径。ALL患者常携带有多种核型异常及重现性细胞遗传学异常如:高二倍体、亚二倍体、多种融合基因如BCR-ABL、TEL-AML1、E2A-PBX1、MLL-AF4等,它们在儿童及成人中的发生频率不同且与预后转归相关。然而还有部分患者无细胞遗传学和可检测到的分子异常。本研究旨在应用全外显子测序技术对这部分病人进行发病机理研究,并探索儿童与成人ALL发病机理的差异、ALL易感基因或易感通路与白血病细胞恶性转化的关联,将对ALL个体化治疗有很大意义。我们收集成对的儿童和成人ALL初发与完全缓解时期(CR)的标本,检测这些患者临床骨髓细胞形态学、染色体核型分析、免疫分型和常见的异常分子标志,将符合课题设计和测序要求的标本进行全外显子测序工作。利用生物信息学方法在外显子水平上扫描并检测与ALL相关的基因序列差异和结构变异。完成测序病例18对,共验证确认的体细胞突变(somatic mutation)包括160个单核苷酸变异(SNV)和19个插入缺失(Indel),分别涉及到153个基因和16个基因,平均每个测序病例的突变数目为9.9个。这些SNVs及Indels中,有部分与先前ALL报道的基因相同或在其他癌症有报道,如NF1、MLL2、KRAS、PAX5、IKZF1等。除已知的突变外,还发现了更多新的未曾报道过的突变,可能从基因组水平提示发病线索。通过GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析发现ALL突变的基因不仅涉及到各种合成代谢通路、凋亡通路、泛素化通路、表观遗传学修饰等,还与多种信号通路包括Rho通路、酪氨酸激酶通路、胰岛素信号通路等相关。对测序基因查阅文献,结合基因的功能、重现性进行了初筛,首先选取了ARHGEF37、DLC1、HDAC1、H3F3A、CTCF、ETV6、PDE1A及LPHN2进行筛查,发现ARHGEF37和DLC1在ALL标本中有一定的突变频率,DLC1在ALL的突变频率约占3.1%,ARHGEF37突变频率约占2%;此外,我们还发现了ARHGEF26、BAIAP2和已有较多报道的NF1(18例测序标本中重现3次)等多种参与调节细胞骨架形成的Rho信号通路基因发生突变。目前,文献中还未见对核型正常ALL及成人ALL基因组水平研究,而据有关儿童ALL测序结果的描述性研究和通路推断提示,试图聚焦于一个或几个易感基因也许并不足以概括ALL发病的关键因素;相反,一条或几条相关易感通路的异常,可能共同导致了细胞恶性转归。鉴于Rho通路异常在肾癌、乳腺癌、卵巢癌等癌症中已有报道,而该通路在细胞粘附,JNK活化,细胞骨架形成等发面发挥着重要的作用,Rho通路信号相关基因异常在ALL发生发展中的作用值得进一步研究。我们继而对Rho通路基因ARHGEF37和DLC1进行了功能探索,克隆形成实验中,ARHGEF37的突变株克隆数目较野生型多,其中P560L突变的克隆数目与野生型相比有显著性差异。体外Rho GTPase活性检测中发现,ARHGEF37的R547C和P560L的突变使RhoA-GTP状态与野生型相比活性降低。DLC1的V555A、N833K和H1390Y位点的突变使RhoA-GTP略有升高,V714M位点的活性改变不明显。逆病毒感染IL-3依赖性的小鼠Ba/F3,32D细胞获得携带有相应突变的稳转株,检测其增殖趋势和对IL-3的依赖性,在Ba/F3细胞中ARHGEF37突变型较野生型增殖快且有显著性差异,而在32D细胞株中ARHGEF37突变型却较野生型增殖慢且有显著性差异。但这些突变并不能使其不依赖IL-3生长。这些结果提示:Rho通路的基因异常和蛋白活性改变可以造成细胞表型的改变,而其在原始淋巴细胞和髓系细胞中可能发挥着不同的作用。利用全外显子测序的方法可以全面地了解ALL患者编码蛋白质的基因在肿瘤细胞与正常组织之间的差异,以找出在基因组水平与疾病发生发展相关联的基因变化,经过验证,除了诸如NF1,KRAS,PAX5,IKZF1,PTPN11等在ALL中已报道基因外,本研究发现了以ARHGEF37、DLC1、ARHGEF26和BAIAP2等基因为代表的参与细胞骨架调节的Rho通路基因异常,可能在ALL的发病中起到了重要的作用。