高IL1R1表达预测中间风险急性髓系白血病患者的不良生存及干细胞移植受益——来自Leucegene队列的研究-文献解析

1. 领域背景与文献引入

文献英文标题:High IL1R1 expression predicts poor survival and benefit from stem cell transplant in intermediate-risk acute myeloid leukemia from the Leucegene cohort;发表期刊:Biomark Res;影响因子:未公开;研究领域:急性髓系白血病(AML)生物标志物与治疗决策。

急性髓系白血病(AML)是一种异质性极强的造血系统恶性肿瘤,欧洲白血病网(ELN)风险分类是当前指导治疗的核心框架:不良风险患者推荐首次完全缓解(CR1)时行异基因造血干细胞移植(HSCT),良好风险患者通常采用巩固化疗;但中间风险细胞遗传学(IRC)患者的HSCT决策存在显著争议——一方面,Meta分析显示HSCT可能改善OS,但唯一的随机对照研究(ETAL-1)发现HSCT仅降低复发率,未显著改善总生存(OS);另一方面,IRC患者中约60%无FLT3-ITD突变(这类患者是HSCT的明确受益人群),尤其是NPM1+/FLT3-ITD-或无关键突变的患者,缺乏生物标志物指导HSCT:NPM1+/FLT3-ITD-患者虽被归为良好风险,但仍有50%复发却未被推荐HSCT;无NPM1、FLT3-ITD、bZIP CEBPA突变的患者(约占IRC的25%),临床决策完全依赖医生经验。

针对这一未满足需求,本研究通过分析Leucegene队列的转录组数据,旨在寻找能精准预测IRC AML患者HSCT受益的基因表达生物标志物,为这类患者的个性化治疗决策提供依据。

2. 文献综述解析

作者对现有研究的评述逻辑围绕“IRC AML患者HSCT决策的不确定性”与“现有生物标志物的局限性”展开:
- HSCT受益的争议:部分Meta分析支持HSCT改善IRC患者OS,但ETAL-1研究显示HSCT仅降低复发率(CIR),未改善OS;
- 现有生物标志物的局限:FLT3-ITD突变仅覆盖40%的IRC患者,NPM1+/FLT3-ITD-患者(约30%)仍有高复发风险却未被推荐HSCT;无关键突变的患者(约25%)缺乏任何生物标志物指导;
- MRD的不足:可测量残留病(MRD)虽能预测复发,但需化疗后检测,且技术标准不统一,无法在诊断时指导治疗决策。

作者指出,现有研究的核心缺口是“缺乏诊断时可检测、能预测HSCT受益的生物标志物”。本研究的创新点在于:首次通过大样本队列的转录组分析,系统筛选能预测IRC AML患者HSCT受益的基因表达标志物,并验证其临床 utility。

3. 研究思路总结与详细解析

3.1 队列选择与数据收集

实验目的:获取IRC AML患者的转录组数据与临床随访数据,为生物标志物筛选提供基础。
方法细节:纳入Leucegene队列中316例IRC AML患者(符合ELN 2022中间风险细胞遗传学标准),收集患者诊断时的骨髓/外周血样本转录组数据(RNA-seq,Illumina HiSeq 2000/NovaSeq 6000)、临床数据(年龄、白细胞计数、治疗方案、HSCT时间、OS/RFS等)、分子数据(FLT3-ITD、NPM1、CEBPA等基因突变状态)。
结果解读:队列患者中位年龄57岁,81%(255/316)达到CR1,21%(66/316)接受CR1期HSCT;常见突变包括NPM1(59%)、FLT3-ITD(41%)、DNMT3A(41%)。

3.2 生物标志物筛选与 cutoff确定

实验目的:筛选与IRC AML患者OS/RFS相关、且能预测HSCT受益的基因表达标志物,并确定最优 cutoff值。
方法细节:① 采用Cox比例风险(CPH)模型,分析27740个基因的连续表达水平与OS、复发-free生存(RFS)的关联(调整年龄、白细胞计数、关键基因突变等协变量);② 通过交互作用分析,评估基因表达与HSCT(时间依赖变量,HSCT-TD)的相互作用;③ 采用Youden指数(ROC曲线)、多 cutoff值(10th-90th百分位数)的预后/预测影响分析,确定IL1R1的最优 cutoff。
结果解读:① IL1R1是与OS/RFS关联最显著的基因(单变量HR for OS=2.27,P<0.01;多变量HR=1.78,P<0.01),且与HSCT-TD存在显著交互作用(连续变量OS P<0.01,二分类变量OS P=0.02);② 最优 cutoff值为2.0 TPM(61st百分位数),对应预测3年OS的特异性82.5%、敏感性49.4%(Youden指数=0.319),且在所有测试的cutoff中保持稳定的预后和预测价值。

3.3 临床特征与分子谱关联分析

实验目的:分析IL1R1high(≥2.0 TPM)患者的临床与分子特征,明确其生物学意义。
方法细节:将患者分为IL1R1high(n=123,39%)与IL1R1low(n=193,61%)两组,比较两组的年龄、AML分化类型(髓单核/单核细胞分化比例)、基因突变频率。
结果解读:① IL1R1high患者年龄更大(中位年龄60岁 vs 55岁,P<0.01),更易出现髓单核/单核细胞分化(43% vs 25%,P<0.01);② 分子谱上,IL1R1high与FLT3-ITD(47% vs 37%,P=0.04)、RUNX1突变(22% vs 12%,P=0.02)正相关,与IDH1/2(13% vs 24%,P=0.01)、bZIP CEBPA突变(3% vs 11%,P=0.01)负相关;NPM1突变频率无差异(59% vs 59%,P=1.00)。

3.4 预后价值验证

实验目的:验证IL1R1表达作为IRC AML患者独立预后因素的价值。
方法细节:① 单变量分析:Kaplan-Meier法比较IL1R1high与IL1R1low的OS、RFS、累积复发率(CIR);② 多变量分析:CPH模型调整年龄、白细胞计数、关键基因突变等协变量;③ 分层分析:按FLT3-ITD有无、NPM1突变状态、年龄分层,验证IL1R1的预后一致性。
结果解读:① 单变量:IL1R1high患者的5年OS(10% vs 38%,P<0.01)、5年RFS(12% vs 31%,P<0.01)显著更低,5年CIR(76% vs 59%,P<0.01)显著更高;② 多变量:IL1R1high仍是OS(HR=1.78,95%CI 1.32-2.40,P<0.01)、RFS(HR=1.77,95%CI 1.31-2.39,P<0.01)的独立预后因素;③ 分层分析:IL1R1high的不良预后在FLT3-ITD+(3年OS 5% vs 35%,P<0.01)、FLT3-ITD-(3年OS 26% vs 49%,P<0.01)、NPM1+(3年OS 28% vs 51%,P<0.01)亚组中均一致。


(图1:IL1R1表达与OS、RFS、CIR的关联,红色线为IL1R1high,蓝色为IL1R1low)


(图2:FLT3-ITD有无亚组中,IL1R1表达与OS的关联)

3.5 HSCT受益预测分析

实验目的:验证IL1R1表达对IRC AML患者CR1期HSCT受益的预测价值。
方法细节:① 交互作用分析:评估IL1R1表达与HSCT-TD的相互作用;② 分层分析:比较IL1R1high与IL1R1low患者中,HSCT对OS/RFS的影响;③ Landmark分析:以诊断后6个月为时间点(排除未达CR1的患者),比较HSCT与非HSCT患者的5年OS;④ 亚组分析:按FLT3-ITD有无、NPM1突变状态分层,验证IL1R1的预测作用。
结果解读:① 交互作用显著:IL1R1连续表达与HSCT-TD的OS交互作用P<0.01,二分类表达P=0.02;② IL1R1high患者中,HSCT显著改善OS(HR=0.26,95%CI 0.14-0.48,P<0.01)、RFS(HR=0.32,95%CI 0.18-0.56,P<0.01);IL1R1low患者中,HSCT无显著受益(OS HR=0.70,P=0.17;RFS HR=0.75,P=0.25);③ Landmark分析:IL1R1high患者中,HSCT组5年OS为67%,显著高于非HSCT组的27%(HR=0.33,P<0.01);IL1R1low患者中,HSCT组与非HSCT组5年OS无差异(62% vs 54%,HR=0.72,P=0.31);④ 亚组分析:FLT3-ITD-患者中,IL1R1high患者HSCT的5年OS为65%,显著高于非HSCT的42%(HR=0.45,P=0.13);其中NPM1-患者的受益更显著(HR=0.26,P=0.04)。


(图3:HSCT受益的森林图,显示IL1R1high患者显著受益)


(图4:Landmark分析的OS结果,IL1R1high患者HSCT受益显著)

3.6 机制探索

实验目的:探索IL1R1high患者不良预后与HSCT受益的分子机制。
方法细节:① 差异基因表达分析(DESeq2):比较IL1R1high与IL1R1low患者的基因表达谱;② 基因集富集分析(GSEA):分析IL1R1high患者富集的hallmark基因集;③ 单细胞RNA-seq:分析22例AML患者样本(含2例IL1R1high)与正常骨髓的IL1R1表达细胞类型。
结果解读:① 差异基因:IL1R1high患者显著高表达单核细胞/树突细胞分化相关基因(如MRC1、SIGLEC1、CLEC10A),低表达髓系分化基因;② GSEA:IL1R1high患者富集“炎症反应”“凝血”“上皮间质转化”等hallmark基因集(炎症反应为top5);③ 单细胞分析:正常骨髓中IL1R1主要表达在CD14+单核细胞、常规树突细胞2(cDC2);AML样本中,IL1R1有两种表达模式——在16H148样本中,IL1R1主要表达在未成熟CD34+原始细胞(与DNTT、CD34等干细胞标志物正相关);在11H097样本中,IL1R1主要表达在cDC2(与MRC1、CLEC10A正相关)。


(图6:差异基因火山图、GSEA、单细胞分析结果)

4. Biomarker研究及发现成果解析

4.1 Biomarker定位与筛选逻辑

本研究的Biomarker是“IL1R1高表达(IL1R1high,≥2.0 TPM)”,类型为基因表达标志物(转录组水平)。筛选与验证逻辑为:
1. 队列筛选:Leucegene队列的316例IRC AML患者,覆盖临床、分子、转录组数据;
2. 初步筛选:CPH模型关联基因表达与OS/RFS,交互作用分析关联基因表达与HSCT受益,筛选出IL1R1;
3. cutoff确定:通过Youden指数、ROC曲线、多 cutoff验证,确定2.0 TPM为最优阈值;
4. 临床验证:单/多变量分析验证独立预后价值,分层分析验证亚组一致性;
5. 机制验证:差异基因、GSEA、单细胞分析揭示生物学意义;
6. 转化验证:开发RT-qPCR检测方法,验证与RNA-seq的相关性及临床 utility。

4.2 研究过程详述

  • Biomarker来源:患者诊断时的骨髓/外周血样本的转录组数据(RNA-seq);
  • 验证方法:① 预后验证:Kaplan-Meier法、CPH模型(调整协变量);② 预测验证:交互作用分析、Landmark分析、亚组分析;③ 转化验证:RT-qPCR检测(设计特异性引物,检测260例患者样本,与RNA-seq结果比较);
  • 特异性与敏感性:IL1R1high预测3年OS的特异性为82.5%,敏感性为49.4%(cutoff=2.0 TPM,n=316);RT-qPCR检测的NCN cutoff为1354(61st百分位数),与RNA-seq的相关性r=0.90(P<2.2e-16)。

4.3 核心成果提炼

  1. 独立预后价值:IL1R1high是IRC AML患者的独立不良预后因素,调整协变量后的OS HR=1.78(95%CI 1.32-2.40,P<0.01),RFS HR=1.77(95%CI 1.31-2.39,P<0.01);
  2. HSCT受益预测:IL1R1high能精准预测IRC患者的HSCT受益——IL1R1high患者HSCT后的5年OS为67%,显著高于非HSCT的27%(HR=0.33,P<0.01);尤其是FLT3-ITD-患者,IL1R1high患者HSCT的5年OS为65%(vs 非HSCT的42%,HR=0.45);
  3. 临床 utility:IL1R1表达可修改23%患者的HSCT决策——7%的NPM1+/FLT3-ITD-患者(通常不推荐HSCT)因IL1R1high应推荐HSCT,16%的无关键突变患者(通常推荐HSCT)因IL1R1low应避免HSCT;
  4. 转化价值:开发的RT-qPCR检测方法简便、低成本,与RNA-seq高度相关(r=0.90),可用于临床推广。

本研究首次揭示IL1R1高表达是IRC AML患者的预后与HSCT受益预测标志物,为这类患者的个性化治疗决策提供了关键依据,也为AML的生物标志物研究提供了新的思路。

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