在白血病細胞中普遍存在著 Janus 激酶（Janus kinase, JAK）-信號傳導和轉錄激活因子（signal transduction and activator of transcription, STAT）信號通路的持續激活，該通路在急性白血病（acute leukemia, AL）中占據了重要地位。JAK2/JAK1 基因突變在急性髓系白血病和急性淋巴細胞白血病中均有發現，并可能對疾病治療和總體預后存在影響。在 STAT 家族成員中，STAT3 和 STAT5 被證明是 AL 的關鍵影響因素。這些基因突變都可能為 AL 的治療提供新靶點與新思路。該文就有關 JAK-STAT 信號通路及相關基因突變與 AL 的研究進展作一綜述。
引用本文： 黃詩晉, 楊潔, 徐曉燕, 劉凈悅. 急性白血病 Janus 激酶-信號傳導和轉錄激活因子信號通路相關基因突變研究進展. 華西醫學, 2024, 39(8): 1308-1313. doi: 10.7507/1002-0179.202404069 復制
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在白血病細胞中普遍存在著 Janus 激酶（Janus kinase, JAK）-信號傳導和轉錄激活因子（signal transduction and activator of transcription, STAT）信號通路的持續激活，該信號通路是近年發現的一條可被大量的細胞因子、生長因子和激素刺激的信號轉導通路，參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調節等許多重要的生物學過程[1]。JAK-STAT 是繼第二信使后最為關鍵的 1 條信號通路，對生長發育及細胞內穩態平衡起著至關重要的作用[2]。有研究發現 JAK-STAT 信號轉導通路異常在急性白血病（acute leukemia, AL）致病機制中占據重要地位[3-5]。因此，本文旨在通過總結 JAK-STAT 信號通路作用途徑及調控因素及AL 在信號通路中存在的突變位點，以助力促進 JAK-STAT 信號通路機制的進一步研究及 AL 靶向藥物的研發。
1 JAK-STAT 信號通路作用途徑及調控因素
1.1 JAK-STAT 信號通路作用途徑
JAK 為酪氨酸激酶中的非受體型，包括 4 個家族成員，分別為 JAK1、JAK2、JAK3 和酪氨酸激酶 2（tyrosine kinase 2, TYK2）[6]。JAK1、JAK2 及 TYK2 在各類細胞中廣泛表達，而 JAK3 的組織表達具有更多的限制性和調節性。除了在造血系統細胞表達，JAK3 還在血管平滑肌細胞和內皮細胞中表達[7]。每個 JAK 具有 7 個結構域，分為 JAK 同源結構域（JAK homology domain, JH）1～JH7，其功能也不盡相同，其中，對于位于 C 端的 JH2 通過介導 JH1 和底物的相互作用，使之發揮催化功能；位于 N 端的 JH3～JH7 不具備酪氨酸激酶活性，但可以與相關信號分子結合[8]。
STAT 是一類與核靶基因結合并入細胞核的蛋白質，由 7 種已鑒定的蛋白質（STAT1～STAT4、STAT5A/B 和 STAT6）組成。現已經確定 STAT3 和 STAT5 是影響骨髓細胞和淋巴細胞重要因素，對造血性惡性腫瘤非常重要[9-10]。STAT 蛋白包含 N 末端結構域、DNA 結合結構域、Src 同源結構域（Src homology, SH）3、SH2 結構域以及 C 端轉錄活性功能結構域[11]。其中可以使 STAT 與活化受體相結合的為 SH2 功能區，此外 SH2 功能區還在與 STAT 與 JAK 相互作用、STAT 二聚體形成入核過程中發揮重要功能。
JAK-STAT 信號通路發揮生物效應的過程如下：可被識別的細胞因子與其受體結合，引起后者二聚化，從而使與之與其受體偶聯的 JAK 相互接近而產生磷酸化反應。活化的 JAK 促使其受體自身發生磷酸化、STAT 與受體結合以及 STAT 磷酸化，最終活化 STAT 入核中，啟動相應靶基因轉錄[11-12]。JAK-STAT 信號通路可調控骨髓細胞瘤病毒基因同源物（MYC）、細胞周期蛋白 D1（cyclinD1）、B 淋巴細胞瘤-2（BCL-2）等的靶基因，以上靶基因可參與細胞增殖、分化和免疫調控。
1.2 JAK-STAT 信號通路調控因素
JAK-STAT 信號通路激活涉及到眾多的細胞因子，但同一細胞因子可以對應多種 JAK 或同一 JAK 可以被不同細胞因子激活，即細胞因子與 JAK 并非一一對應而發揮生物學效應。JAK1 與 JAK2 在白細胞介素（interleukin, IL）-6、IL-10、IL-19-20、IL-22 以及干擾素-γ激活的信號通路中均有參與；促紅細胞生成素、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、血小板生成素、IL-3 和 IL-5 主要由 JAK2 介導；IL-2、IL-4 則由 JAK3 介導；干擾素-α/β由 TYK2 介導。可見 JAK2 是 JAK 的 4 種家族成員中與造血關系最為密切[13-14]的成員。
JAK-STAT 信號通路中的負性調控因素，包括細胞因子信號轉導抑制蛋白（suppressors of cytokine signaling, SOCS）、活化 STAT 蛋白抑制因子、蛋白酪氨酸磷酸酶均為 JAK-STAT 信號通路的主要負性調控因子[13, 15]。SOCS 家族為細胞因子信號抑制蛋白，作為 JAK-STAT 通路的負調節因子發揮關鍵作用，其通過 STAT-SH2 結構域的競爭性結合抑制 JAK-STAT 信號傳導，且 SOCS-1 基因沉默促使 STAT 活化和伴隨的細胞增殖不受抑制[16]。活化 STAT 蛋白抑制因子通過干預 STAT 的 DNA 結合或通過誘導 STAT 蛋白水解的小泛素樣修飾物的 E3 連接酶來調節和限制 STAT 信號[17]。蛋白酪氨酸磷酸酶家族有多種家族成員，包括 Src 同源 2 區蛋白酪氨酸磷酸酶 1 和 2（protein-tyrosine-phosphatase 1, SHP1）、細胞抑制因子 CD45 和 T 細胞蛋白質酪氨酸磷酸酯酶，其中 SHP1 和 SHP2，通過使磷酸化的 JAK、受體或 STAT 去磷酸化，從而發揮抑制 JAK-STAT 信號通路的作用，CD45 的靶向基因破壞產生了無限制的細胞因子和干擾素受體介導的 JAK-STAT 信號傳導的激活[16-18]。SH2B 銜接蛋白 3（SH2B3），也稱為淋巴細胞銜接蛋白，為 SH2B 家族的成員，通過抑制血小板生成素或促紅細胞生成素體誘導的 JAK2 活化而進一步抑制 JAK-STAT 信號通路。所以 JAK、STAT 突變或其負調控因子異常則可導致 JAK-STAT 通路異常，進一步使細胞增殖增加，凋亡減少，這是惡性腫瘤發生的一個重要機制。同時，JAK-STAT 通路與表觀遺傳學和凋亡調節因子的相互作用為臨床治療研究提供了新思路。
2 AL 致病機制之 JAK 家族基因突變
2.1 JAK2 基因突變致病機制及 JAK2-V617F 點突變的目前研究
JAK2 的蛋白編碼基因位于 9 號染色體短臂 2 區 4 帶，有 7 個 JAK 同源結構域，位于 C 端的 JH1、JH2 均為催化相關結構域，其中 JH1 具有酪氨酸激酶活性，而 JH2 為假激酶結構域，負性調節 JH1 與底物之間的作用，位于 N 端的 JH5～JH7 是細胞因子結合靶點，可與多種細胞因子結合。JAK 基因中第 14 外顯子上第 1 849 位鳥嘌呤核苷酸由胸腺嘧啶代替為 JAK2-V617F 突變，導致 JH2 構象發生改變而負性調節作用消失，JH1 催化作用加強，JAK2 蛋白過度磷酸化、JAK-STAT 信號通路異常激活[12]。除此之外，JAK2 基因還可出現第 12 外顯子突變，此種突變多引起紅系的增殖，多出現在真性紅細胞增多癥的患者中[3]。通過與 JAK2 結合發揮生物效應的細胞因子多與造血 T 細胞相關，所以 JAK2 突變也在多種血液系統腫瘤的發生過程中扮演重要角色。
近年，AL 中的 JAK-STAT 信號通路突變有多項被發現，包括 JAK2-V617F 點突變、JAK1 突變、STAT3 突變、STAT5A/B 突變。2005 年，Kralovics 等[19]首次報道在骨髓增殖性腫瘤（myeloproliferative neoplasms, MPN）患者中發現 JAK2-V617F 點突變。2006 年，Lee 等[20]報道了 2 例原發于急性髓系白血病（acute myelocytic leukemia, AML）的 JAK2-V617F 基因突變病例。JAK2-V617F 突變在白血病融合基因（BCR/ABL）陰性的 MPN 中常見，而 JAK2-V617F 突變在 AML 中則較少見，Illmer 等[21]通過對 959 例 AML 患者進行基因檢測，發現約 1%的 AML 患者存在此突變。JAK2-V617F 突變在 AML 中涉及到原發性 AML 和 MPN 轉換的 AML（AML-MPN）2 種情況。Aynardi 等[22]在 45 例伴 JAK2-V617F 突變的 AML 中發現原發性 AML 與 AML-MPN 比例為 1∶2（15 vs. 30 例），兩者相比，原發 AML 的等位基因突變頻率、染色體復雜核型、脾腫大都較 AML-MPN 低，但 DNA 甲基化相關基因突變在原發 AML 中更為常見。JAK2-V617F 突變多發生在 M2，而在 M5、M6、M7 極少見[23]。沈益民等[24]發現 8.8%（7/80）的 M2 患者伴 JAK2-V617F 突變，結果遠高于 JAK2-V617F 在 AML 中的突變頻率。伴隨 JAK2 -V617F突變的 AML 外周血細胞常伴有至少 2 系發育異常，骨髓纖維化發生率高及染色體核型異常多見[4]，但 JAK2-V617F 基因突變不是 AML 患者預后差的標志，伴隨 JAK2-V617F 突變的 AML 與 JAK2-V617F 突變陰性的 AML 的完全緩解率和總生存期無差異，但此突變會影響核心結合因子 AML 患者的預后，導致復發率增高[21]。
2.2 JAK1 基因突變常見于淋系惡性腫瘤及其致病機制
JAK1 基因位于 1 號染色體短臂（1p13.3），包含 25 個外顯子，存在 24 個編碼區。與 JAK2 不同的是 JAK1 和 JAK3 主要與γ c 家族形成復合物，兩者共同作用參與淋系發育過程，其中 JAK1 發揮主導作用，JAK3 通過作為 JAK1 的協同分子發揮作用[25]。
JAK1 主要參與Ⅱ型細胞因子受體介導的信號通路傳導，這與其主要參與淋系發育相一致，過去研究發現的 JAK1 活化性突變也主要見于淋系惡性腫瘤，且在 T 細胞急性淋巴細胞白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）中發生頻率最高（10.5%～27.3%），在 B 細胞 ALL 中發生頻率較低（1.6%～4.3%）[26-27]。研究發現伴 JAK1 突變的 ALL 患者診斷時年齡偏高，對治療反應欠佳以及總體預后差。Mullighan 等[26]發現在 ALL 患者中 JAK1 基因突變與疾病復發和耐藥存在一定相關性，但 JAK1 基因對 JAK 激酶抑制劑魯索替尼敏感，抑制 JAK 信號傳導將會是 JAK1 突變 ALL 患者治療的新手段。約 6%的 T 細胞 ALL 患者存在蛋白酪氨酸磷酸酶非受體 2 型失活性突變，且與 JAK1 活化性突變存在協同作用[4, 26]。
蘆可替尼是一種環戊基丙腈衍生的 JAK1/JAK2 抑制劑。有研究發現了蘆可替尼對攜帶基因組改變激活 JAK-STAT 途徑的原發耐藥 Ph 染色體陽性的 ALL 患者的有效性[28]。且在頑固性白血病亞型中，地西他濱和蘆可替尼聯合治療可能比單獨使用任何一種藥物都更有效[5, 21]。
3 AML 致病機制之 STAT 家族基因突變
與其他 STAT 家族成員不同，STAT3 和 STAT5 在造血系統惡性腫瘤中已被廣泛研究，并被證明是 AML 的關鍵因素。在多數 AML 患者的外周血或骨髓樣本中，STAT3 或 STAT5 的組成型激活[18]已被發現 。
3.1 STAT3 突變機制及其突變在 AML 致病機制中的重要性
STAT3 其編碼基因位于 17 號染色體長臂（17q21.1）上，是一類 DNA 結合蛋白，由 750～800 個氨基酸組成，STAT3 是 STAT 的 7 個家族成員中的重要組成成員，在 JAK-STAT 信號通路中扮演重要角色。STAT3 存在于形形色色的組織與細胞中，具有信號轉導和轉錄的功能。當被多種細胞因子激活后，其與磷酸化的酪氨酸結合后形成 STAT3 二聚體，隨后附著到所需基因的 STAT3 特異性 DNA 響應元件導致胞核調控靶基因轉錄，誘導細胞周期、凋亡、血管生成、遷移、侵襲等生命活動[29]。正常細胞中的 STAT3 幾乎處于失活狀態，或較短暫而迅速地激活發揮作用，但在腫瘤細胞中可以不斷地被活化，促進腫瘤細胞增殖和抑制其凋亡[30]。
有研究發現 STAT3 的持續活化與 AML 的發生及發展等密切相關[5]，且 STAT3 蛋白表達在 AML 患者中高于正常對照組[29, 31]。其 STAT3 蛋白表達高于正常組的機制是 STAT3 通過促進白血病細胞的增殖、調節粒細胞、單核細胞和樹突狀細胞的分化以及抑制白血病細胞凋亡，在白血病的發展中發揮重要作用[32]。Stevens 等[33]發現復發 AML 患者的 STAT3 信號通路對配體刺激更敏感。STAT3 驅動生存和增殖的靶基因包括 MYC、cyclin D1、BIRC5 和 BCL2[18]。
STAT3 水平與 AML 的法美英分型（FAB）分型相關，在 M5 組表達量明顯高于 M2 組及對照組。有研究發現高危患者 STAT3 表達水平高于標危患者或正常人群，且初診 AML 患者 STAT3 表達水平較緩解期 AL 患者減低，提示 STAT3 高表達水平增加 AML 患者嚴重程度[34]。在預后方面，AML 中組成型 STAT3 活性對無病生存期產生負面影響，但對總生存期沒有影響[16]。STAT3 的表達和活化狀態可能是白血病治療和預后評估的重要指標[32]。
已有研究發現部分化療藥物以 STAT3 為靶點發揮治療作用。例如，地西他濱已被發現可抑制人急性早幼粒白血病細胞 HL-60 的增殖，并增強自然殺傷細胞對其的細胞毒性，這可能與 STAT3 信號通路有關。唑來膦酸和硼替佐米均可抑制人骨髓性白血病細胞系（K562）細胞的增殖，并通過 STAT3 信號通路誘導細胞凋亡 STAT3 磷酸化誘導的白血病細胞[32]。此外，多柔比星對穩定高表達磷酸化 STAT3 的細胞株抑制減弱，應用 STAT3 抑制劑后，多柔比星抑制作用則增強，表明 STAT3 磷酸化可能誘導白血病細胞發生化療耐藥[35]。伴隨著耐藥機制的進一步研究，STAT3 將會成為攻克白血病耐藥新的靶點和途徑。
3.2 STAT5 及其亞型基因突變致病機制
STAT5 聚集在人類 17 號染色體上，包括 STAT5A 和 STAT5B 這 2 種亞型，分別由緊密相關的染色體并列基因 5A 和 5B 編碼，具有 96%的序列同源性[9]。STAT5A/B 信號傳導在血液系統腫瘤中增強，并被認為是導致疾病的原因。STAT5A/B 激活后主要通過拷貝數增加、蛋白質表達增強或功能獲得突變實現來增強，獲得更高的 pYSTAT5A/B 水平，進而有助于腫瘤細胞存活和疾病進展。因此，STAT5A 和 STAT5B 是當前抗腫瘤藥物研發的重點[36]。STAT5 不僅促進費城染色體陽性 ALL 腫瘤細胞的生長和增殖，在 AML 中也起著關鍵作用，尤其是攜帶 BCR-ABL 和 fms 相關酪氨酸激酶 3-內部串聯重復（FLT3-ITD）等融合癌基因的 AML 患者更有助于其組成型激活[18]。
在 AL 的治療中，基于 JAK-STAT 通路基因突變的靶向治療可能會消除致癌因子的驅動功能。目前，JAK 突變的小型抑制劑已開始應用于惡性腫瘤疾病的臨床治療，但 STAT 不具有酶活性，抑制劑的研發存在挑戰[9]。目前，已有部分 STAT5 靶向藥物用于臨床開發，有望提高 AL 的療效。
3.3 SH2B3 基因突變致病機制
SH2B3 基因位于 12 號染色體長臂（12q24），編碼 575 個氨基酸的淋巴細胞連接蛋白，屬于非受體型蛋白酪氨酸激酶，為 SH2B 連接蛋白家族之一。淋巴細胞銜接蛋白本身無活性，必須與相應的配體結合后才能活化。SH2B3 是一個負性調控基因，在造血活動中發揮著非常重要的作用，可調控多種造血細胞的生成，SH2B3 基因過表達可抑制造血祖細胞增殖及分化，而 SH2B3 基因沉默可起到促進造血作用。淋巴細胞銜接蛋白發揮負性調控作用的機制可能為：細胞因子與膜受體結合后激活 JAK-STAT 信號通路，使淋巴細胞銜接蛋白與 JAK2 結合，以減弱因 JAK2 活化導致的 STAT 的活化，起到負性調控 JAK-STAT 信號途徑的作用。研究表明 SH2B3 可直接與 JAK2 形成配體，共同負性調控 JAK-STAT 信號通路。而白血病細胞中 SH2B3 的突變，導致淋巴細胞銜接蛋白其普列克底物蛋白同源結構域、SH2 結構域異常改變，從而不能與 JAK2 結合，喪失了 JAK-STAT 信號通路的負性調控功能[37-39]。
目前在多種惡性腫瘤（如胃癌、MPN 及 AL）疾病中均發現有 SH2B3 基因沉默[40-41]。除了在 W262R 與 P242S 基因序列中發現的 SH2B3 基因變異較多外，前者患急性白血病風險大，后者較易患原發性血小板增多癥[42]。ALL 患者的 SH2B3 突變頻率高于 AML 患者；在 AML 患者 FAB 分型中，M5 和 M2 亞型更為常見[43]。目前，未有研究發現 SH2B3 突變的 ALL 患者與未突變的 ALL 患者在年齡、性別、外周血細胞計數、肝脾腫大及淋巴結腫大程度、骨髓或外周血的原幼淋巴細胞比例間有差異，但有發現淋巴細胞銜接蛋白的表達水平都是與 AL 患者的危險度呈正相關。因此，SH2B3 基因突變在 AL 患者中的意義尚需深入研究。
4 小結
JAK-STAT 信號通路不僅僅是一個單一的系統，還與細胞內其他信號途徑相互作用影響，形成一個復雜的網絡體系。不同基因突變對此網絡系統的影響有待大家進一步探索，可為各種癌癥的診治尋找新思路與方向。由于 STAT 不具有酶活性，且由于抑制劑的毒副反應，目前多種抑制劑正在進行臨床試驗，但目前尚無藥物獲批［已上市及正在研發的 JAK-STAT 通路抑制劑包括蘆可替尼（靶點 JAK1、JAK2）、托法替布（靶點 JAK1、JAK3）、巴瑞替尼（靶點 JAK1、JAK2）、烏帕替尼（靶點 JAK1）、阿布昔替尼（靶點 JAK1）、AZD9150（靶點 STAT3）、Napabucasin（靶點 STAT3）、HJC0152（靶點 STAT3）］，但目前尚無藥物獲批。因此，JAK-STAT 通路信號傳導以及在調控過程中仍有許多未知未被揭開，例如細胞如何使用有限的 JAK 和 STAT 傳遞由大量細胞因子產生的信號，未來還需加深對 JAK 和 STAT 的研究。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
在白血病細胞中普遍存在著 Janus 激酶（Janus kinase, JAK）-信號傳導和轉錄激活因子（signal transduction and activator of transcription, STAT）信號通路的持續激活，該信號通路是近年發現的一條可被大量的細胞因子、生長因子和激素刺激的信號轉導通路，參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調節等許多重要的生物學過程[1]。JAK-STAT 是繼第二信使后最為關鍵的 1 條信號通路，對生長發育及細胞內穩態平衡起著至關重要的作用[2]。有研究發現 JAK-STAT 信號轉導通路異常在急性白血病（acute leukemia, AL）致病機制中占據重要地位[3-5]。因此，本文旨在通過總結 JAK-STAT 信號通路作用途徑及調控因素及AL 在信號通路中存在的突變位點，以助力促進 JAK-STAT 信號通路機制的進一步研究及 AL 靶向藥物的研發。
1 JAK-STAT 信號通路作用途徑及調控因素
1.1 JAK-STAT 信號通路作用途徑
JAK 為酪氨酸激酶中的非受體型，包括 4 個家族成員，分別為 JAK1、JAK2、JAK3 和酪氨酸激酶 2（tyrosine kinase 2, TYK2）[6]。JAK1、JAK2 及 TYK2 在各類細胞中廣泛表達，而 JAK3 的組織表達具有更多的限制性和調節性。除了在造血系統細胞表達，JAK3 還在血管平滑肌細胞和內皮細胞中表達[7]。每個 JAK 具有 7 個結構域，分為 JAK 同源結構域（JAK homology domain, JH）1～JH7，其功能也不盡相同，其中，對于位于 C 端的 JH2 通過介導 JH1 和底物的相互作用，使之發揮催化功能；位于 N 端的 JH3～JH7 不具備酪氨酸激酶活性，但可以與相關信號分子結合[8]。
STAT 是一類與核靶基因結合并入細胞核的蛋白質，由 7 種已鑒定的蛋白質（STAT1～STAT4、STAT5A/B 和 STAT6）組成。現已經確定 STAT3 和 STAT5 是影響骨髓細胞和淋巴細胞重要因素，對造血性惡性腫瘤非常重要[9-10]。STAT 蛋白包含 N 末端結構域、DNA 結合結構域、Src 同源結構域（Src homology, SH）3、SH2 結構域以及 C 端轉錄活性功能結構域[11]。其中可以使 STAT 與活化受體相結合的為 SH2 功能區，此外 SH2 功能區還在與 STAT 與 JAK 相互作用、STAT 二聚體形成入核過程中發揮重要功能。
JAK-STAT 信號通路發揮生物效應的過程如下：可被識別的細胞因子與其受體結合，引起后者二聚化，從而使與之與其受體偶聯的 JAK 相互接近而產生磷酸化反應。活化的 JAK 促使其受體自身發生磷酸化、STAT 與受體結合以及 STAT 磷酸化，最終活化 STAT 入核中，啟動相應靶基因轉錄[11-12]。JAK-STAT 信號通路可調控骨髓細胞瘤病毒基因同源物（MYC）、細胞周期蛋白 D1（cyclinD1）、B 淋巴細胞瘤-2（BCL-2）等的靶基因，以上靶基因可參與細胞增殖、分化和免疫調控。
1.2 JAK-STAT 信號通路調控因素
JAK-STAT 信號通路激活涉及到眾多的細胞因子，但同一細胞因子可以對應多種 JAK 或同一 JAK 可以被不同細胞因子激活，即細胞因子與 JAK 并非一一對應而發揮生物學效應。JAK1 與 JAK2 在白細胞介素（interleukin, IL）-6、IL-10、IL-19-20、IL-22 以及干擾素-γ激活的信號通路中均有參與；促紅細胞生成素、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、血小板生成素、IL-3 和 IL-5 主要由 JAK2 介導；IL-2、IL-4 則由 JAK3 介導；干擾素-α/β由 TYK2 介導。可見 JAK2 是 JAK 的 4 種家族成員中與造血關系最為密切[13-14]的成員。
JAK-STAT 信號通路中的負性調控因素，包括細胞因子信號轉導抑制蛋白（suppressors of cytokine signaling, SOCS）、活化 STAT 蛋白抑制因子、蛋白酪氨酸磷酸酶均為 JAK-STAT 信號通路的主要負性調控因子[13, 15]。SOCS 家族為細胞因子信號抑制蛋白，作為 JAK-STAT 通路的負調節因子發揮關鍵作用，其通過 STAT-SH2 結構域的競爭性結合抑制 JAK-STAT 信號傳導，且 SOCS-1 基因沉默促使 STAT 活化和伴隨的細胞增殖不受抑制[16]。活化 STAT 蛋白抑制因子通過干預 STAT 的 DNA 結合或通過誘導 STAT 蛋白水解的小泛素樣修飾物的 E3 連接酶來調節和限制 STAT 信號[17]。蛋白酪氨酸磷酸酶家族有多種家族成員，包括 Src 同源 2 區蛋白酪氨酸磷酸酶 1 和 2（protein-tyrosine-phosphatase 1, SHP1）、細胞抑制因子 CD45 和 T 細胞蛋白質酪氨酸磷酸酯酶，其中 SHP1 和 SHP2，通過使磷酸化的 JAK、受體或 STAT 去磷酸化，從而發揮抑制 JAK-STAT 信號通路的作用，CD45 的靶向基因破壞產生了無限制的細胞因子和干擾素受體介導的 JAK-STAT 信號傳導的激活[16-18]。SH2B 銜接蛋白 3（SH2B3），也稱為淋巴細胞銜接蛋白，為 SH2B 家族的成員，通過抑制血小板生成素或促紅細胞生成素體誘導的 JAK2 活化而進一步抑制 JAK-STAT 信號通路。所以 JAK、STAT 突變或其負調控因子異常則可導致 JAK-STAT 通路異常，進一步使細胞增殖增加，凋亡減少，這是惡性腫瘤發生的一個重要機制。同時，JAK-STAT 通路與表觀遺傳學和凋亡調節因子的相互作用為臨床治療研究提供了新思路。
2 AL 致病機制之 JAK 家族基因突變
2.1 JAK2 基因突變致病機制及 JAK2-V617F 點突變的目前研究
JAK2 的蛋白編碼基因位于 9 號染色體短臂 2 區 4 帶，有 7 個 JAK 同源結構域，位于 C 端的 JH1、JH2 均為催化相關結構域，其中 JH1 具有酪氨酸激酶活性，而 JH2 為假激酶結構域，負性調節 JH1 與底物之間的作用，位于 N 端的 JH5～JH7 是細胞因子結合靶點，可與多種細胞因子結合。JAK 基因中第 14 外顯子上第 1 849 位鳥嘌呤核苷酸由胸腺嘧啶代替為 JAK2-V617F 突變，導致 JH2 構象發生改變而負性調節作用消失，JH1 催化作用加強，JAK2 蛋白過度磷酸化、JAK-STAT 信號通路異常激活[12]。除此之外，JAK2 基因還可出現第 12 外顯子突變，此種突變多引起紅系的增殖，多出現在真性紅細胞增多癥的患者中[3]。通過與 JAK2 結合發揮生物效應的細胞因子多與造血 T 細胞相關，所以 JAK2 突變也在多種血液系統腫瘤的發生過程中扮演重要角色。
近年，AL 中的 JAK-STAT 信號通路突變有多項被發現，包括 JAK2-V617F 點突變、JAK1 突變、STAT3 突變、STAT5A/B 突變。2005 年，Kralovics 等[19]首次報道在骨髓增殖性腫瘤（myeloproliferative neoplasms, MPN）患者中發現 JAK2-V617F 點突變。2006 年，Lee 等[20]報道了 2 例原發于急性髓系白血病（acute myelocytic leukemia, AML）的 JAK2-V617F 基因突變病例。JAK2-V617F 突變在白血病融合基因（BCR/ABL）陰性的 MPN 中常見，而 JAK2-V617F 突變在 AML 中則較少見，Illmer 等[21]通過對 959 例 AML 患者進行基因檢測，發現約 1%的 AML 患者存在此突變。JAK2-V617F 突變在 AML 中涉及到原發性 AML 和 MPN 轉換的 AML（AML-MPN）2 種情況。Aynardi 等[22]在 45 例伴 JAK2-V617F 突變的 AML 中發現原發性 AML 與 AML-MPN 比例為 1∶2（15 vs. 30 例），兩者相比，原發 AML 的等位基因突變頻率、染色體復雜核型、脾腫大都較 AML-MPN 低，但 DNA 甲基化相關基因突變在原發 AML 中更為常見。JAK2-V617F 突變多發生在 M2，而在 M5、M6、M7 極少見[23]。沈益民等[24]發現 8.8%（7/80）的 M2 患者伴 JAK2-V617F 突變，結果遠高于 JAK2-V617F 在 AML 中的突變頻率。伴隨 JAK2 -V617F突變的 AML 外周血細胞常伴有至少 2 系發育異常，骨髓纖維化發生率高及染色體核型異常多見[4]，但 JAK2-V617F 基因突變不是 AML 患者預后差的標志，伴隨 JAK2-V617F 突變的 AML 與 JAK2-V617F 突變陰性的 AML 的完全緩解率和總生存期無差異，但此突變會影響核心結合因子 AML 患者的預后，導致復發率增高[21]。
2.2 JAK1 基因突變常見于淋系惡性腫瘤及其致病機制
JAK1 基因位于 1 號染色體短臂（1p13.3），包含 25 個外顯子，存在 24 個編碼區。與 JAK2 不同的是 JAK1 和 JAK3 主要與γ c 家族形成復合物，兩者共同作用參與淋系發育過程，其中 JAK1 發揮主導作用，JAK3 通過作為 JAK1 的協同分子發揮作用[25]。
JAK1 主要參與Ⅱ型細胞因子受體介導的信號通路傳導，這與其主要參與淋系發育相一致，過去研究發現的 JAK1 活化性突變也主要見于淋系惡性腫瘤，且在 T 細胞急性淋巴細胞白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）中發生頻率最高（10.5%～27.3%），在 B 細胞 ALL 中發生頻率較低（1.6%～4.3%）[26-27]。研究發現伴 JAK1 突變的 ALL 患者診斷時年齡偏高，對治療反應欠佳以及總體預后差。Mullighan 等[26]發現在 ALL 患者中 JAK1 基因突變與疾病復發和耐藥存在一定相關性，但 JAK1 基因對 JAK 激酶抑制劑魯索替尼敏感，抑制 JAK 信號傳導將會是 JAK1 突變 ALL 患者治療的新手段。約 6%的 T 細胞 ALL 患者存在蛋白酪氨酸磷酸酶非受體 2 型失活性突變，且與 JAK1 活化性突變存在協同作用[4, 26]。
蘆可替尼是一種環戊基丙腈衍生的 JAK1/JAK2 抑制劑。有研究發現了蘆可替尼對攜帶基因組改變激活 JAK-STAT 途徑的原發耐藥 Ph 染色體陽性的 ALL 患者的有效性[28]。且在頑固性白血病亞型中，地西他濱和蘆可替尼聯合治療可能比單獨使用任何一種藥物都更有效[5, 21]。
3 AML 致病機制之 STAT 家族基因突變
與其他 STAT 家族成員不同，STAT3 和 STAT5 在造血系統惡性腫瘤中已被廣泛研究，并被證明是 AML 的關鍵因素。在多數 AML 患者的外周血或骨髓樣本中，STAT3 或 STAT5 的組成型激活[18]已被發現 。
3.1 STAT3 突變機制及其突變在 AML 致病機制中的重要性
STAT3 其編碼基因位于 17 號染色體長臂（17q21.1）上，是一類 DNA 結合蛋白，由 750～800 個氨基酸組成，STAT3 是 STAT 的 7 個家族成員中的重要組成成員，在 JAK-STAT 信號通路中扮演重要角色。STAT3 存在于形形色色的組織與細胞中，具有信號轉導和轉錄的功能。當被多種細胞因子激活后，其與磷酸化的酪氨酸結合后形成 STAT3 二聚體，隨后附著到所需基因的 STAT3 特異性 DNA 響應元件導致胞核調控靶基因轉錄，誘導細胞周期、凋亡、血管生成、遷移、侵襲等生命活動[29]。正常細胞中的 STAT3 幾乎處于失活狀態，或較短暫而迅速地激活發揮作用，但在腫瘤細胞中可以不斷地被活化，促進腫瘤細胞增殖和抑制其凋亡[30]。
有研究發現 STAT3 的持續活化與 AML 的發生及發展等密切相關[5]，且 STAT3 蛋白表達在 AML 患者中高于正常對照組[29, 31]。其 STAT3 蛋白表達高于正常組的機制是 STAT3 通過促進白血病細胞的增殖、調節粒細胞、單核細胞和樹突狀細胞的分化以及抑制白血病細胞凋亡，在白血病的發展中發揮重要作用[32]。Stevens 等[33]發現復發 AML 患者的 STAT3 信號通路對配體刺激更敏感。STAT3 驅動生存和增殖的靶基因包括 MYC、cyclin D1、BIRC5 和 BCL2[18]。
STAT3 水平與 AML 的法美英分型（FAB）分型相關，在 M5 組表達量明顯高于 M2 組及對照組。有研究發現高危患者 STAT3 表達水平高于標危患者或正常人群，且初診 AML 患者 STAT3 表達水平較緩解期 AL 患者減低，提示 STAT3 高表達水平增加 AML 患者嚴重程度[34]。在預后方面，AML 中組成型 STAT3 活性對無病生存期產生負面影響，但對總生存期沒有影響[16]。STAT3 的表達和活化狀態可能是白血病治療和預后評估的重要指標[32]。
已有研究發現部分化療藥物以 STAT3 為靶點發揮治療作用。例如，地西他濱已被發現可抑制人急性早幼粒白血病細胞 HL-60 的增殖，并增強自然殺傷細胞對其的細胞毒性，這可能與 STAT3 信號通路有關。唑來膦酸和硼替佐米均可抑制人骨髓性白血病細胞系（K562）細胞的增殖，并通過 STAT3 信號通路誘導細胞凋亡 STAT3 磷酸化誘導的白血病細胞[32]。此外，多柔比星對穩定高表達磷酸化 STAT3 的細胞株抑制減弱，應用 STAT3 抑制劑后，多柔比星抑制作用則增強，表明 STAT3 磷酸化可能誘導白血病細胞發生化療耐藥[35]。伴隨著耐藥機制的進一步研究，STAT3 將會成為攻克白血病耐藥新的靶點和途徑。
3.2 STAT5 及其亞型基因突變致病機制
STAT5 聚集在人類 17 號染色體上，包括 STAT5A 和 STAT5B 這 2 種亞型，分別由緊密相關的染色體并列基因 5A 和 5B 編碼，具有 96%的序列同源性[9]。STAT5A/B 信號傳導在血液系統腫瘤中增強，并被認為是導致疾病的原因。STAT5A/B 激活后主要通過拷貝數增加、蛋白質表達增強或功能獲得突變實現來增強，獲得更高的 pYSTAT5A/B 水平，進而有助于腫瘤細胞存活和疾病進展。因此，STAT5A 和 STAT5B 是當前抗腫瘤藥物研發的重點[36]。STAT5 不僅促進費城染色體陽性 ALL 腫瘤細胞的生長和增殖，在 AML 中也起著關鍵作用，尤其是攜帶 BCR-ABL 和 fms 相關酪氨酸激酶 3-內部串聯重復（FLT3-ITD）等融合癌基因的 AML 患者更有助于其組成型激活[18]。
在 AL 的治療中，基于 JAK-STAT 通路基因突變的靶向治療可能會消除致癌因子的驅動功能。目前，JAK 突變的小型抑制劑已開始應用于惡性腫瘤疾病的臨床治療，但 STAT 不具有酶活性，抑制劑的研發存在挑戰[9]。目前，已有部分 STAT5 靶向藥物用于臨床開發，有望提高 AL 的療效。
3.3 SH2B3 基因突變致病機制
SH2B3 基因位于 12 號染色體長臂（12q24），編碼 575 個氨基酸的淋巴細胞連接蛋白，屬于非受體型蛋白酪氨酸激酶，為 SH2B 連接蛋白家族之一。淋巴細胞銜接蛋白本身無活性，必須與相應的配體結合后才能活化。SH2B3 是一個負性調控基因，在造血活動中發揮著非常重要的作用，可調控多種造血細胞的生成，SH2B3 基因過表達可抑制造血祖細胞增殖及分化，而 SH2B3 基因沉默可起到促進造血作用。淋巴細胞銜接蛋白發揮負性調控作用的機制可能為：細胞因子與膜受體結合后激活 JAK-STAT 信號通路，使淋巴細胞銜接蛋白與 JAK2 結合，以減弱因 JAK2 活化導致的 STAT 的活化，起到負性調控 JAK-STAT 信號途徑的作用。研究表明 SH2B3 可直接與 JAK2 形成配體，共同負性調控 JAK-STAT 信號通路。而白血病細胞中 SH2B3 的突變，導致淋巴細胞銜接蛋白其普列克底物蛋白同源結構域、SH2 結構域異常改變，從而不能與 JAK2 結合，喪失了 JAK-STAT 信號通路的負性調控功能[37-39]。
目前在多種惡性腫瘤（如胃癌、MPN 及 AL）疾病中均發現有 SH2B3 基因沉默[40-41]。除了在 W262R 與 P242S 基因序列中發現的 SH2B3 基因變異較多外，前者患急性白血病風險大，后者較易患原發性血小板增多癥[42]。ALL 患者的 SH2B3 突變頻率高于 AML 患者；在 AML 患者 FAB 分型中，M5 和 M2 亞型更為常見[43]。目前，未有研究發現 SH2B3 突變的 ALL 患者與未突變的 ALL 患者在年齡、性別、外周血細胞計數、肝脾腫大及淋巴結腫大程度、骨髓或外周血的原幼淋巴細胞比例間有差異，但有發現淋巴細胞銜接蛋白的表達水平都是與 AL 患者的危險度呈正相關。因此，SH2B3 基因突變在 AL 患者中的意義尚需深入研究。
4 小結
JAK-STAT 信號通路不僅僅是一個單一的系統，還與細胞內其他信號途徑相互作用影響，形成一個復雜的網絡體系。不同基因突變對此網絡系統的影響有待大家進一步探索，可為各種癌癥的診治尋找新思路與方向。由于 STAT 不具有酶活性，且由于抑制劑的毒副反應，目前多種抑制劑正在進行臨床試驗，但目前尚無藥物獲批［已上市及正在研發的 JAK-STAT 通路抑制劑包括蘆可替尼（靶點 JAK1、JAK2）、托法替布（靶點 JAK1、JAK3）、巴瑞替尼（靶點 JAK1、JAK2）、烏帕替尼（靶點 JAK1）、阿布昔替尼（靶點 JAK1）、AZD9150（靶點 STAT3）、Napabucasin（靶點 STAT3）、HJC0152（靶點 STAT3）］，但目前尚無藥物獲批。因此，JAK-STAT 通路信號傳導以及在調控過程中仍有許多未知未被揭開，例如細胞如何使用有限的 JAK 和 STAT 傳遞由大量細胞因子產生的信號，未來還需加深對 JAK 和 STAT 的研究。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。