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機轉深潛層 · 來自 Williams Hematology 拆解筆記 091002_pathogenesis

病生理


疾病起源與時間軸

  • 轉化事件發生於生髮中心 (germinal center)B 細胞 (B cell)

    • 細胞已經歷體細胞超突變 (somatic hypermutation)與類別轉換重組 (class switch recombination)
    • 例外:罕見 IgM 骨髓瘤病例
  • 初次轉化常發生於人生前 30 年

  • 進展時間軸

    • 首次漿細胞 (plasma cell)永生化後年數
    • 克隆擴增 → 血清單克隆蛋白 (monoclonal protein)可檢測
    • 根據臨床特徵分類:MGUS或SMM
    • 少數獲得額外驅動因子 → MM → 復發/難治疾病(攻擊性表型)

基因組景觀於初診時

三類體細胞改變(大規模研究繪製)

  • 反覆轉位涉及免疫球蛋白基因位點
  • 拷貝數改變 (copy number alteration, CNA)
  • 單核苷酸變異 (single nucleotide variant, SNV)(圖 91.2A)

檢測方法

  • 傳統細胞遺傳學 (cytogenetics)
  • 螢光原位雜交 (fluorescence in situ hybridization)
  • 陣列基 CNA 分析
  • 全外顯子測序

全基因組測序 (whole genome sequencing) (WGS) 發現(中位值)

  • SNV:5377/腫瘤(範圍 982-15,738)

  • 結構變異 (structural variant, SV):26(範圍 0-129)

    • 涵蓋轉位、反向重複、缺失、串聯重複
    • 常組合 → 複雜 SV
  • 具相似驅動因子側面的患者:

    • SNV 負荷與 SV 景觀顯著不同(圖 91.2B)

圖 91.2 — MM 基因組分類

  • (A) 熱力圖:724 位新診斷 MM 患者 → 7 基因組亞類

    • 由反覆轉位、CNA (copy number alteration)、SNV (single nucleotide variant) 界定
  • (B) 圓形圖:2 位患者(群集 6)

    • t(11;14) 與 del(13q)
    • SNV 負荷與 CNA/SV 側面相異

與單克隆蛋白相關的罕見疾患

POEMS 症候群

POEMS:多發神經病變 (polyneuropathy)、器官肥大、內分泌病變、M 蛋白 (M protein)、皮膚變化

  • 骨硬化型(非溶解性)骨病變
  • 可與Castleman 病 (Castleman disease)並存
  • ↑ VEGF水平(有助診斷與反應評估)
  • 與內分泌科合作管理
  • 預後優於傳統 MM

TEMPI 症候群

TEMPI:毛細血管擴張 (telangiectasia)、紅細胞增多症 (erythrocytosis)、M 蛋白 (M protein)、腎周圍液體、肺內分流

  • 治療:硼替佐米 (bortezomib)、達拉圖單抗 (daratumumab)
  • 自體移植罕見必需

AESOP 症候群

AESOP:淋巴結病 (lymphadenopathy) 與廣泛皮膚斑塊覆蓋漿細胞瘤

  • 腫瘤伴隨症候群
  • 可與POEMS、Castleman 病 (Castleman disease)、PC 疾患、淋巴漿細胞性淋巴瘤 (lymphoplasmacytic lymphoma)並存

Schnitzler 症候群 (Schnitzler syndrome)

自體發炎性疾患與 M 蛋白 (M protein) 相關

  • 脾腫大、淋巴結病 (lymphadenopathy)、慢性蕁麻疹 (urticaria)
  • 治療:IL-1 受體拮抗劑阿那白滑素 (anakinra)(非抗腫瘤治療)

冷球蛋白血症 I 型

冷球蛋白血症 (cryoglobulinemia) I 型:單克隆 IgG、IgM、IgA 或游離輕鏈 (light chain)

  • 與高黏滯症 (hyperviscosity syndrome)與血管炎相關

重鏈病

重鏈病 (heavy chain disease):罕見B 淋巴增生性疾患 (B cell lymphoproliferative disorder)

  • 與惰性淋巴瘤相關
  • 產生重鏈 (heavy chain)(α、γ、μ)沉積於組織(無完整輕鏈 (light chain))
  • 治療:觀察、支持治療、抗淋巴瘤或抗骨髓瘤治療

一級澱粉樣變

原發性澱粉樣變 (amyloidosis):詳見第 93 章

與 PC 疾患相關的慢性嗜中性粒細胞白血病

與PC 疾患 (plasma cell dyscrasia)相關的慢性嗜中性粒細胞白血病:詳見第 72 章

單克隆腎病相關腎病變

MGRS (monoclonal gammopathy of renal significance):低水平克隆性漿細胞 (plasma cell) 增多與副蛋白血症 → 腎損傷

  • 可不符合 MM 標準但可考慮治療

原發性基因組驅動事件

IGH 轉位(40% 患者)

IGH 位點(第 14 染色體)轉位 + 7 個經典伴侶癌基因之 1:

  • CCND1 (t11;14) (cyclin D1)、CCND2 (t12;14) (cyclin D2)、CCND3 (t6;14) (cyclin D3)
  • MMSET (t4;14)
  • MAF (t14;16) (musculoaponeurotic fibrosarcoma)、MAFA (t8;14)、MAFB (t14;20)

機制:超級增強子劫持

  • 關鍵癌基因置於 IGH 增強子轉錄控制下

斷點位置

  • 通常在類別轉換重組 (class switch recombination) 區域
  • 與AID (activation-induced cytidine deaminase) 導致之 DNA 雙股斷裂相符(發生於生髮中心 (germinal center))

超二倍體基因組 (hyperdiploidy, HRD)(60% 患者)

  • 定義:奇數染色體 ≥3 條三染色體 (trisomy)

  • 常先獲得的染色體:9、15、19、21

    • 後可獲得 3、5、7 染色體增益
  • 1q 增益可在早期時間窗獲得

    • 非 HRD 定義一部分,但可在起始中發揮角色
  • 全染色體增益的病因:未知

混合與其他罕見驅動因子

  • ~5% 患者:HRD 與經典 IGH 轉位並存
  • <10% 患者:既無 HRD 亦無經典 IGH 轉位
  • 部分患者:罕見重排(IGH + PAX5、CD40)

基因表達譜與預後

  • GEP (gene expression profiling) 確認原發性 IGH 轉位與 HRD 為驅動因子
  • IGH 轉位涉及MMSET、MAF、MAFB → 預後不良
    • "高風險"基因型穿透力變異(個別患者水準)
    • 許多患者以現代治療實現長期控制
  • 預後影響由次級驅動因子調節(高階互動知之不詳)

進展驅動的基因組因子

通則

  • 無單一基因異常區分 MM 與前驅病變或進展疾病
  • 基因組複雜性漸進 ↑ = 體細胞改變累積
  • 演化過程循優先軌跡
    • 早期驅動決定額外打擊何者提供最大優勢

時間模式

  • 癌基因啟動較早發生(CN (copy number) 增益、超級增強子劫持、增益功能 SNV (single nucleotide variant))
  • 腫瘤抑制基因失活較晚發生(CN (copy number) 喪失、截短 SNV (single nucleotide variant))

關鍵增益功能驅動因子

MYC 啟動(多種機制)

  • 與 Ig 位點轉位(IGH、IGL、IGK)— 在 HRD 亞群中豐富
  • 獲得 1 個以上第 1q 染色體拷貝
  • MYC = MM 中轉錄主要調節因子(與IRF4協同)
  • 體外敲除兩者 → 細胞死亡

1q 增益

  • 通常涉及整條染色體臂
  • 1q21.3 最少擴增區 → 假設驅動因子CKS1B

NFκB (nuclear factor kappa B) 途徑啟動

  • 不同基因組改變的匯聚
  • 涵蓋 NFκB 抑制劑 (16p.12) 反覆缺失

MAPK (mitogen-activated protein kinase) 途徑基因(NRAS、KRAS、BRAF)

  • 主要受 SNV (single nucleotide variant) 影響
  • 獲得較晚,多為亞克隆
  • 靶向治療(MEK/BRAF 抑制劑)的理據弱於早期 MAPK 失活的疾病(例毛細胞白血病 (hairy cell leukemia)、BRAF 突變黑色素瘤 (melanoma))

關鍵喪失功能驅動因子

腫瘤抑制基因 (tumor suppressor gene)(細胞週期調控)

  • TP53 (17p13) (tumor protein p53)、RB1 (13q14) (retinoblastoma protein)、CDKN2C (1p.32) (cyclin-dependent kinase inhibitor 2C)

MM 特異性腫瘤抑制基因 (tumor suppressor gene)

  • FAM46C (1p12) — mRNA 多聚腺苷化調節因子
  • DIS3 (13q21) — 人類核糖核酸體複合體催化亞單位

次級驅動因子的預後影響

兩項改變為獨立預後因子

  • TP53 雙等位基因失活

    • Del 17p 長期被視為預後不良標誌
    • 表型取決於殘存等位基因 TP53 的失活突變
  • 1q21 擴增

    • 劑量-反應關係:拷貝數 ↔ 預後
    • ≥4 拷貝 → 尤其不良預後

突變過程

APOBEC 驅動超突變

  • 超突變子表型 <5% 患者
  • 由APOBEC (apolipoprotein B mRNA editing catalytic) 細胞苷脫氨酶家族驅動
  • 高負荷 → 預後不良(獨立於其他基因組特徵)
  • 常與涉及MAF或MAFB的 IGH 轉位共存

色體崩裂 (chromothripsis)(複雜 SV (structural variant))

  • 達 24% 患者的關鍵驅動事件
  • 強烈與預後不良相關
  • ≥1 染色體破碎 + 重新接合 → 廣泛重排
  • 允許單一細胞於單一時間點獲得多驅動事件

治療相關突變簽名

  • 特異性簽名與先前馬法蘭 (melphalan)與鉑類化療相關
  • MDS (myelodysplastic syndrome)與AML (acute myeloid leukemia) 在 MM 患者馬法蘭後大量增加
  • 現代治療的生存期 >10 年 → 長期毒性關切
  • 可能需更限制性使用細胞毒性藥物

摘要

  • 有限數量的常見改變 + 罕見驅動因子的長尾
  • 從前驅病變進展至 MM → 攻擊性表型進化
    • 通常 = 多基因組打擊隨時間累積
    • 匯聚於增殖與存活途徑
    • 某些病例:複雜 SV 加速進化(單一事件多驅動因子)

克隆異質性與進展

任何 MM 患者均存在多個不同亞克隆 (subclone)

  • 不同分布於骨髓 (bone marrow)與軟組織病變

初診時多部位切片的腫瘤系統發育

  • 早期播種 → 局部擴增
  • 單一病變的高風險特徵 → 與每個位點共享高風險側面相同的不良預後

極端例子(多區域切片於屍檢)

  • 加速播種:位點被存活強化治療單一細胞後裔重新定居

高風險亞克隆 (subclone) 決定最終預後但可能需年數與多治療線才能成為優勢

  • 反映亞克隆需獲得多個合作驅動病變
  • 慢性疾病與多治療線的漸進免疫抑制

免疫與骨髓微環境

概況

  • MM 對微環境高度依賴以致病
  • 腫瘤性 PC 既依賴又推動異常骨髓 (bone marrow)與免疫微環境(圖 91.3)

複雜相互作用 — 惡性 PC 與異質微環境

  • 細胞:內皮細胞、骨母細胞 (osteoblast)、破骨細胞 (osteoclast)、間質/基質細胞、免疫細胞亞群
  • 可溶分子:生長因子 (growth factor)、細胞因子 (cytokine)、分泌受體分子
  • 細胞外基質 (extracellular matrix):膠原蛋白 (collagen)、結構蛋白
  • 逐漸成為治療靶點

圖 91.3 — MM 細胞與骨髓間質幹細胞互作

MM 細胞與 BMSC 結合誘發

  • BMSC 中 p42/p44 MAPK (mitogen-activated protein kinase)與NFκB (nuclear factor kappa B)啟動
  • NFκB → BMSC 粘著分子 ↑

細胞因子啟動(IL-6、TNF-α、VEGF)

  • p42/p44 MAPK → 增殖
  • JAK/STAT3(伴 BCL-XL、MCL1 ↑)→ 存活
  • PI3K (phosphoinositide 3-kinase)/AKT(經 BAD、NFκB、caspase-9 失活)→ 抗凋亡
  • NFκB 與 FKHR(經環素 D、KIP1)→ 細胞週期進展
  • PI3K → PKC → MM 細胞遷移

疾病進展效應

前驅狀態(MM 前期)

  • 進展風險生物標誌物 (biomarker)(PETHEMA、斯堪的納維亞群組)
    • 骨髓異常/全部PC (plasma cell) 比值 — 反映副分泌抑制正常 B 細胞 (B cell) → PC 成熟
    • 免疫缺失(未受累 Ig 抑制)
    • 高異常:全部 PC 比 + 免疫缺失 → 進展風險 ↑

MM 與貧血(界定準則)

  • 大多由副分泌抑制紅血球生成介導

不平衡骨母細胞 (osteoblast) vs 破骨細胞 (osteoclast) 活動

  • → 骨病變與高血鈣 (hypercalcemia)(MM 的必要條件)

損傷性細胞與體液免疫 → 感染併發症

解剖分布

  • MM = 立體型局限於骨髓 (bone marrow)疾病(髓內疾病)
  • 髓外表現或循環疾病:
    • 有時晚期進展現象
    • 反映 PC 對骨髓微環境的強依賴

微環境的治療標靶

許多治療藥物直接/間接標靶微環境。FDA 批准藥物:直接抗 PC 效應 + 使微環境不利於 PC 存活

免疫調節藥物(如沙利度胺 (thalidomide)、雷那度胺 (lenalidomide))

PC 上直接作用:誘導凋亡經IZKF1與IZKF3降解

  • 挪用泛素連接酶機制 → 降解蛋白作為新底物

微環境效應

  • 破骨細胞 (osteoclast)生成與活動 ↓

  • 基質細胞粘著分子表達 ↓

  • 刺激T 細胞 (T cell)與NK 細胞 (NK cell)抗腫瘤活動

    • 免疫突觸形成 ↑
    • NK 介導殺傷與 CD8+ T 細胞效應函數 ↑
  • 沙利度胺 (thalidomide):抗血管新生與抗 VEGF 特性

蛋白酶體抑制劑 (proteasome inhibitor)(硼替佐米 (bortezomib)原型)

PC 直接抗腫瘤:蛋白酶體抑制 → 間接 NFκB 信號 ↓

微環境效應

  • 誘導內皮細胞與破骨細胞 (osteoclast)凋亡

  • 抑制IL-6、VEGF、IGF-1 分泌

  • 卡非佐米 (carfilzomib)(不可逆):骨母細胞/破骨細胞平衡相似效應

單克隆抗體 (monoclonal antibody)

依洛妥珠單抗 (elotuzumab)(標靶SLAMF7)

  • 與 PC 結合 → 細胞殺傷
  • SLAMF7 在NK 細胞 (NK cell)上的配體交聯 → 激活 NK 指向殺傷

達拉圖單抗 (daratumumab)與伊沙妥珠單抗 (isatuximab)(標靶CD38)

  • 抑制 CD38 酶活動
  • 誘導腫瘤細胞 ADCC (antibody-dependent cellular cytotoxicity)
  • 耗盡 CD38+ 調節B 細胞 (B cell)、T 細胞 (T cell)、髓源抑制細胞
    • → 有利改變腫瘤免疫微環境
  • 經標靶 CD38+ NK 細胞 (NK cell)免疫啟動

破骨細胞靶向藥物

雙磷酸鹽 (bisphosphonate)與地諾單抗 (denosumab)(RANK/RANKL 軸抑制劑)

  • 抑制破骨細胞 (osteoclast)活動與破骨細胞形成
  • 建議具抗血管新生與抗 PC 效應

研究用藥物

BCMA 標靶治療

  • 基質細胞表達BAFF與APRIL → 惡性 PC 表達BCMA
  • 互作對正常與腫瘤性 PC 存活重要
  • 方法:CAR-T 細胞 (CAR-T cell)、抗體藥物結合(如貝拉妥圖單抗美妥多坦 (belantamab mafodotin))
  • 在多復發 MM 中顯示有希望療效

其他研究標靶

  • 副分泌IL-6信號
  • 異常VEGF信號
  • 介導 PC-微環境互作的分泌/細胞表面分子

See Also

  • 血液惡性腫瘤細胞遺傳學基礎
  • 補體與免疫球蛋白生物學
  • 造血微環境
  • 血管
  • 臨床表現與診斷檢查
  • 多發性骨髓瘤
  • 慢性 T 細胞白血病
  • 脾邊緣區淋巴瘤
  • 病生理

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