摘要：混合谱系白血病基因MLL（Mixed Lineage Leukemia）基因，现命名为KMT2A（Lysine Methyltransferase 2A），位于人类染色体11q23，编码一种关键的组蛋白甲基转移酶，负责调控HOX基因等造血相关基因的表达。MLL基因重排见于5%-10%的成人急性髓系白血病（AML）、70%-80%的婴幼儿ALL及15%-20%的治疗相关血液肿瘤（t-AML/t-MDS）。MLL可与超过100种基因发生易位，主要有框内融合（in-frame fusion）和框外融合（out-of-frame fusion）两类模式。设计成FISH断裂探针来判断KMT2A基因是否发生易位简单高效，特别适合（1）初诊筛查（婴幼儿ALL（尤其<1岁）；成人AML伴单核细胞分化（FAB-M4/M5）；治疗相关血液肿瘤（如拓扑异构酶II抑制剂暴露史））及（2）补充核型分析（纠正核型分析的漏诊，约10%-15%的MLL-r核型阴性）。
如上图：按疾病表型与年龄分层对所有KMT2A融合伙伴基因进行分类。在3401例确诊患者中，根据疾病类型分为三组：ALL（2182例）、AML（1116例），另有103例为其他疾病（如右侧所列）。其中43例因缺乏确诊年龄数据未被纳入年龄亚组分析，最终将患者划分为婴儿组（n=1224）、儿童组（n=1021）和成人组（n=1113）。这三个年龄组进一步按ALL或AML细分：婴儿ALL（987例）、婴儿AML（197例）、儿童ALL（530例）、儿童AML（465例）、成人ALL（647例）、成人AML（441例）。信息缺失或患有其他疾病亚型的病例数用灰色文字标注。各亚组平均年龄（以月或年为单位±标准差）列于下方。7种高频融合伙伴基因的分布通过不同颜色（见顶部图例）及其百分比频率呈现，各亚组中额外发现的融合伙伴基因数量以蓝色数字标注。
KMT2A基因易位概述
KMT2A基因全长约90kb，包含36个外显子，编码约430 kDa的蛋白质。其结构包含多个功能域：N端DNA结合域（AT-hooks、SNL、CXXC）：负责与DNA结合。甲基转移酶域（SET）：催化组蛋白H3K4甲基化，激活转录。C端转录调控域（TAD、FYRN/FYRC）：与转录共激活因子相互作用。MLL易位导致N端DNA结合域与伙伴基因的C端融合，形成致癌融合蛋白，通过表观遗传学失调、转录延伸异常、造血分化阻滞等机制来破坏正常造血分化，促进白血病发生。
MLL可与超过100种基因发生易位，最常见的包括：*MLL-AF4*（t(4;11)(q21;q23)）：占婴幼儿ALL的50%-70%，预后极差。*MLL-AF9*（t(9;11)(p22;q23)）：常见于AML，与单核细胞分化相关。MLL-ENL（t(11;19)(q23;p13.3)）：在ALL和AML中均有发现。*MLL-AF10*、MLL-ELL等。（*表示截断的MLL功能蛋白）
如上文：2023年急性白血病KMT2A易位文献综述。人类KMT2A/MLL基因的染色体易位与婴儿、儿童及成人急性白血病的原发性和治疗相关性发病密切相关。本研究分析了2003至2022年间3401例急性白血病患者的数据，鉴定了KMT2A基因内部及其易位伙伴基因（TPGs）的基因组断点，以及KMT2A部分串联重复（PTDs）。结合已发表文献数据，目前共发现107种可读框内KMT2A基因融合事件。此外还发现16种框外融合、18例患者无5'-KMT2A融合伙伴基因、2例存在5'-KMT2A缺失、1例ETV6::RUNX1患者在断点处存在KMT2A插入。其中7种高频TPGs和PTDs占所有KMT2A重组的90%以上，37种为反复发生的重组类型，63种目前仅发现单例。本研究提供了急性白血病患者KMT2A重组组的全面分析，其科学价值不仅在于信息积累，这些患者的基因组断点序列更被用于微小残留病（MRD）监测。因此，本研究成果可直接实现从实验室到临床的转化，满足改善患者生存的临床需求。
如上图：所有分析患者的概况概览。过去20年间，德国白血病实验室（DCAL）共分析了3401例急性白血病患者。其中多数患者（2702例）采用所述的LDI-PCR技术进行分析，近年来该技术已成功被靶向二代测序（NGS）取代（696例）。左侧数据清晰显示NGS相较于LDI-PCR的技术优势：新靶基因识别率显著提升（15.2%vs5.1%），并能检测基于PCR技术无法实现的5'端和3'端KMT2A缺失。右下方的年龄分层数据显示，确诊时年龄不足1岁的急性淋巴细胞白血病（ALL）患者构成具有KMT2A重排高发特征的独特群体。
如上图：排名考前的KMT2A融合伙伴基因，及其在婴儿、儿童、成人ALL和AML患者中的分布。
如上图：按易位伙伴基因（TPG）与疾病表型对患者进行分类。
A. 7种高频KMT2A融合伙伴基因（AFF1、MLLT3、MLLT1、MLLT10、AFDN、KMT2A-PTDs及ELL）占全部研究患者的90%以上。其后33种反复出现的融合伙伴基因占7%，而54种独特融合伙伴基因仅占该队列的3%（n=3401）。该患者队列分为2182例ALL（左）和1116例AML（右）患者。7种高频融合伙伴基因按顶部环形图例进行颜色标注。值得注意的是，AFF1、MLLT1和MLLT3占ALL确诊患者的87%。KMT2A::USP2融合仅见于ALL组，已单独标注。在AML组中，MLLT3、MLLT1、MLLT10、AFDN、KMT2A-PTDs及ELL等融合伙伴基因占确诊患者的82%。MLLT11、SEPTIN6、MLLT6、EPS15和SEPTIN9等基因另占8.3%，已单独标注。
B. 11种最常见KMT2A融合伙伴基因的环形图：EPS15、MLLT11、AFF1、AFDN、MLLT3、MLLT10、KMT2A-PTDs、USP2、MLLT6、ELL及MLLT1（按染色体顺序排列）。
KMT2A基因易位检测设计
在“The MLL recombinome of acute leukemias in 2023” (Leukemia (2023)）一文中，报道了5,217例MLL重排（MLL-r）急性白血病患者的多中心回顾性研究（全球协作组数据）。
• MLL的最常见伙伴基因有AF4 (t(4;11)(q21;q23))：占所有MLL-r病例的32%（婴幼儿ALL中升至68%）；AF9 (t(9;11) (p22;q23))：占21%（成人AML-M5中占主导）；ENL (t(11;19) (q23;p13.3))：占12%（ALL/AML双分布）；MLLT10 (t(10;11))：占8%（隐匿性易位主要类型）。
• 不同的融合伙伴基因对应有不同的预后分层。高危组中，*MLL-AF4* ALL：5年总生存率（OS）仅29%（95%CI 24-34%）；*MLL-AF6* AML：中位OS 10.1个月（HR=2.1 vs 其他MLL-r）。中危组中，MLL-ENL ALL：3年OS 58%（显著优于*MLL-AF4*，p<0.001）；*MLL-AF9* AML：对去甲基化药物敏感（CR率65%）。
• 不同的分子亚型可有不同的治疗响应。*MLL-AF4* ALL中，RAS突变共存者预后更差（OS下降40%）；*MLL-AF9* AML中，*FLT3-ITD*阴性者对Menin抑制剂响应率更高（ORR 62% vs 28%）。
如上图：基于疾病类型的已知融合伙伴基因分类。所有已鉴定的易位伙伴基因（TPGs）均按其关联疾病类型进行分组，涵盖：急性淋巴细胞白血病（ALL）、治疗相关ALL（t-ALL）、治疗相关AML（t-AML）、急性髓系白血病（AML）、T细胞ALL（T-ALL）、混合谱系白血病（MLL）、双表型急性白血病（BAL）、骨髓增生异常综合征（MDS）、治疗相关MDS（t-MDS）、慢性髓系白血病（CML）、治疗相关CML（t-CML）、幼年型粒单核细胞白血病（JMML）及淋巴瘤。图中交叉区域的基因可同时归属于两种不同疾病组，加粗标注的TPGs为最高频变异类型。（Leukemia (2018) 273–284）
由于MLL融合伙伴基因众多，且部分易位（如隐匿性MLL-r）难以通过常规核型分析检出；而设计成FISH断裂探针来间接检测众多融合伙伴基因特别简单高效，且兼容分裂期及间期细胞，临床应用简单直观，成为MLL-r诊断的核心工具。
如上图：我司KMT2A断裂探针设计示意图。（F.01045-01 KMT2A（MLL）（11q23）基因断裂探针（荧光原位杂交法））
如上图：KMT2A基因断点分布特征。MLL基因全长约90 kb，包含36个外显子，其断裂点主要集中于8.3 kb的断裂点簇区域（Breakpoint Cluster Region, BCR），涵盖外显子8-14（约80%的易位发生于此）。少数断裂点位于BCR外（如外显子5或24），需通过长片段PCR或NGS辅助检测。（顶部）显示含37个外显子的KMT2A基因结构（参考序列NM_001412597.1），绿色和红色区域分别标注主要和次要断裂簇区（BCR）。（底部）采用对数坐标展示ALL（n=2182）、AML（n=1116）及总体患者（n=3401）从内含子2至内含子36的断点数量分布。分析表明：次要BCR区断点作为ALL特异性特征，在AML患者中几乎不存在（仅1例）。值得注意的是，主要BCR上游的4个断点与ALL相关，过渡区断点（内含子12至外显子20间）与ALL、AML及混合表型急性白血病（MPAL）相关，而次要BCR下游断点则与ALL、AML、MPAL及非霍奇金淋巴瘤（NHL）相关。图中以深色突出显示主要BCR（内含子9-11）和次要BCR（内含子21-23）的核心区域。
并且，针对发生率较高的融合，及KMT2A缺失，我司也设计了相关探针，如下图：
KMT2A基因易位检测应用
FISH在MLL易位诊断流程中的定位：
• 初诊筛查。推荐对以下患者优先进行MLL FISH检测：婴幼儿ALL（尤其<1岁）；成人AML伴单核细胞分化（FAB-M4/M5）；治疗相关血液肿瘤（如拓扑异构酶II抑制剂暴露史）。
• 补充核型分析：FISH可纠正核型分析的漏诊（约10%-15%的MLL-r核型阴性）。
• 需注意与其他11q23异常的鉴别：
（1）11q23缺失/增益：FISH可区分易位（信号分离）与拷贝数变异（信号缺失/增多）。
（2）*KMT2A-PTD*（部分串联重复）：需结合长片段PCR或MLPA或测序，FISH检测不出、呈正常信号模式。
• 低比例易位的检测。
（1）嵌合体现象：FISH可检出5%-10%的低频易位细胞（如早期复发或MRD监测）。
（2）治疗后监测：对比化疗前后FISH信号比例，评估疗效（如CR后信号消失）。
• 与NGS的互补性。NGS可识别罕见伙伴基因（如*MLL-SEPT6*）和伴随突变（如*FLT3-ITD*）；而FISH操作快捷（24小时出结果）、成本低，适合初筛。
如上图：2023版KMT2A重组组全景。所有已知KMT2A基因重排被系统分类为：相互（平衡）染色体易位（n=91）、剪接融合（n=3+9）、11号染色体倒位（n=6+1）、11号染色体缺失（n=3）、以及TPG（融合伙伴基因）染色质片段插入KMT2A基因或KMT2A基因片段插入TPG（n=12）。底部图示展示了部分可能的基因重排模式。通过对400余例复杂KMT2A重排的分析，除染色体碎裂（chromotripsis）外，绝大多数重排模式均已明确——该机制虽在实体瘤中可产生多重基因融合，但在血液系统恶性肿瘤中尚未见报道。
需要注意，在血液肿瘤中，MLL（KMT2A）基因的易位可通过多种机制形成融合基因，主要分为框内融合（in-frame fusion）和框外融合（out-of-frame fusion）两类。这些融合方式在功能、致病机制及临床意义上有显著差异。
• 框内融合是指MLL的断裂点与伙伴基因（Translocation Partner Gene, TPG）的断裂点连接后，形成的融合基因仍保持正确的阅读框，能够翻译出完整的融合蛋白。这类融合蛋白通常保留MLL的N端功能域（如DNA结合域）和伙伴基因的C端功能域，具有明确的致癌功能。断裂点位置：多数发生在MLL的主要断裂点簇区域（BCR1，内含子7-13），少数在次要断裂点簇（BCR2，内含子20-24）。常见伙伴基因如AFF1（t(4;11)）、MLLT3（t(9;11)）、MLLT1（t(11;19)）都为此种类型融合。
• 框外融合是指MLL与伙伴基因的连接导致阅读框移位，生成无功能或截短的融合蛋白。这类融合可能通过其他机制（如异常转录或表观遗传失调）促进白血病发生。断裂点特点：可能位于MLL或伙伴基因的非编码区，导致翻译提前终止或移码突变。文献中报道的16种框外融合（如DDX6、OPCML、MGMT），多为罕见事件。
MLL-r白血病对常规化疗反应差，易复发，需探索靶向治疗。已经有相关表观遗传学靶向药物及免疫治疗在探索中，如DOT1L抑制剂（EPZ-5676）在*MLL-AF9* AML中显示疗效；Menin-MLL抑制剂（Revumenib）可阻断Menin与MLL融合蛋白结合，临床试验显示缓解率>50%。Menin抑制剂是一类靶向Menin-MLL融合蛋白相互作用的小分子化合物，用于治疗MLL基因重排（MLL-r）白血病及NPM1突变型AML。Menin（由MEN1基因编码）是一种支架蛋白，正常情况下作为肿瘤抑制因子发挥作用，但在MLL-r白血病中，Menin与MLL融合蛋白结合，形成致癌复合物，异常激活HOX基因等下游靶点。抑制Menin-MLL相互作用可阻断白血病发生的关键通路。
主要引用文献
1.Meyer C et al. The KMT2A recombinome of acute leukemias in 2023. Leukemia (2023) 37:988-1005.
2.Meyer C et al. The MLL recombinome of acute leukemias in 2017. Leukemia (2018) 32:273-284.
