在白血病细胞中普遍存在着 Janus 激酶（Janus kinase, JAK）-信号传导和转录激活因子（signal transduction and activator of transcription, STAT）信号通路的持续激活，该通路在急性白血病（acute leukemia, AL）中占据了重要地位。JAK2/JAK1 基因突变在急性髓系白血病和急性淋巴细胞白血病中均有发现，并可能对疾病治疗和总体预后存在影响。在 STAT 家族成员中，STAT3 和 STAT5 被证明是 AL 的关键影响因素。这些基因突变都可能为 AL 的治疗提供新靶点与新思路。该文就有关 JAK-STAT 信号通路及相关基因突变与 AL 的研究进展作一综述。
引用本文： 黄诗晋, 杨洁, 徐晓燕, 刘净悦. 急性白血病 Janus 激酶-信号传导和转录激活因子信号通路相关基因突变研究进展. 华西医学, 2024, 39(8): 1308-1313. doi: 10.7507/1002-0179.202404069 复制
在白血病细胞中普遍存在着 Janus 激酶（Janus kinase, JAK）-信号传导和转录激活因子（signal transduction and activator of transcription, STAT）信号通路的持续激活，该信号通路是近年发现的一条可被大量的细胞因子、生长因子和激素刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程[1]。JAK-STAT 是继第二信使后最为关键的 1 条信号通路，对生长发育及细胞内稳态平衡起着至关重要的作用[2]。有研究发现 JAK-STAT 信号转导通路异常在急性白血病（acute leukemia, AL）致病机制中占据重要地位[3-5]。因此，本文旨在通过总结 JAK-STAT 信号通路作用途径及调控因素及AL 在信号通路中存在的突变位点，以助力促进 JAK-STAT 信号通路机制的进一步研究及 AL 靶向药物的研发。
1 JAK-STAT 信号通路作用途径及调控因素
1.1 JAK-STAT 信号通路作用途径
JAK 为酪氨酸激酶中的非受体型，包括 4 个家族成员，分别为 JAK1、JAK2、JAK3 和酪氨酸激酶 2（tyrosine kinase 2, TYK2）[6]。JAK1、JAK2 及 TYK2 在各类细胞中广泛表达，而 JAK3 的组织表达具有更多的限制性和调节性。除了在造血系统细胞表达，JAK3 还在血管平滑肌细胞和内皮细胞中表达[7]。每个 JAK 具有 7 个结构域，分为 JAK 同源结构域（JAK homology domain, JH）1～JH7，其功能也不尽相同，其中，对于位于 C 端的 JH2 通过介导 JH1 和底物的相互作用，使之发挥催化功能；位于 N 端的 JH3～JH7 不具备酪氨酸激酶活性，但可以与相关信号分子结合[8]。
STAT 是一类与核靶基因结合并入细胞核的蛋白质，由 7 种已鉴定的蛋白质（STAT1～STAT4、STAT5A/B 和 STAT6）组成。现已经确定 STAT3 和 STAT5 是影响骨髓细胞和淋巴细胞重要因素，对造血性恶性肿瘤非常重要[9-10]。STAT 蛋白包含 N 末端结构域、DNA 结合结构域、Src 同源结构域（Src homology, SH）3、SH2 结构域以及 C 端转录活性功能结构域[11]。其中可以使 STAT 与活化受体相结合的为 SH2 功能区，此外 SH2 功能区还在与 STAT 与 JAK 相互作用、STAT 二聚体形成入核过程中发挥重要功能。
JAK-STAT 信号通路发挥生物效应的过程如下：可被识别的细胞因子与其受体结合，引起后者二聚化，从而使与之与其受体偶联的 JAK 相互接近而产生磷酸化反应。活化的 JAK 促使其受体自身发生磷酸化、STAT 与受体结合以及 STAT 磷酸化，最终活化 STAT 入核中，启动相应靶基因转录[11-12]。JAK-STAT 信号通路可调控骨髓细胞瘤病毒基因同源物（MYC）、细胞周期蛋白 D1（cyclinD1）、B 淋巴细胞瘤-2（BCL-2）等的靶基因，以上靶基因可参与细胞增殖、分化和免疫调控。
1.2 JAK-STAT 信号通路调控因素
JAK-STAT 信号通路激活涉及到众多的细胞因子，但同一细胞因子可以对应多种 JAK 或同一 JAK 可以被不同细胞因子激活，即细胞因子与 JAK 并非一一对应而发挥生物学效应。JAK1 与 JAK2 在白细胞介素（interleukin, IL）-6、IL-10、IL-19-20、IL-22 以及干扰素-γ激活的信号通路中均有参与；促红细胞生成素、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、血小板生成素、IL-3 和 IL-5 主要由 JAK2 介导；IL-2、IL-4 则由 JAK3 介导；干扰素-α/β由 TYK2 介导。可见 JAK2 是 JAK 的 4 种家族成员中与造血关系最为密切[13-14]的成员。
JAK-STAT 信号通路中的负性调控因素，包括细胞因子信号转导抑制蛋白（suppressors of cytokine signaling, SOCS）、活化 STAT 蛋白抑制因子、蛋白酪氨酸磷酸酶均为 JAK-STAT 信号通路的主要负性调控因子[13, 15]。SOCS 家族为细胞因子信号抑制蛋白，作为 JAK-STAT 通路的负调节因子发挥关键作用，其通过 STAT-SH2 结构域的竞争性结合抑制 JAK-STAT 信号传导，且 SOCS-1 基因沉默促使 STAT 活化和伴随的细胞增殖不受抑制[16]。活化 STAT 蛋白抑制因子通过干预 STAT 的 DNA 结合或通过诱导 STAT 蛋白水解的小泛素样修饰物的 E3 连接酶来调节和限制 STAT 信号[17]。蛋白酪氨酸磷酸酶家族有多种家族成员，包括 Src 同源 2 区蛋白酪氨酸磷酸酶 1 和 2（protein-tyrosine-phosphatase 1, SHP1）、细胞抑制因子 CD45 和 T 细胞蛋白质酪氨酸磷酸酯酶，其中 SHP1 和 SHP2，通过使磷酸化的 JAK、受体或 STAT 去磷酸化，从而发挥抑制 JAK-STAT 信号通路的作用，CD45 的靶向基因破坏产生了无限制的细胞因子和干扰素受体介导的 JAK-STAT 信号传导的激活[16-18]。SH2B 衔接蛋白 3（SH2B3），也称为淋巴细胞衔接蛋白，为 SH2B 家族的成员，通过抑制血小板生成素或促红细胞生成素体诱导的 JAK2 活化而进一步抑制 JAK-STAT 信号通路。所以 JAK、STAT 突变或其负调控因子异常则可导致 JAK-STAT 通路异常，进一步使细胞增殖增加，凋亡减少，这是恶性肿瘤发生的一个重要机制。同时，JAK-STAT 通路与表观遗传学和凋亡调节因子的相互作用为临床治疗研究提供了新思路。
2 AL 致病机制之 JAK 家族基因突变
2.1 JAK2 基因突变致病机制及 JAK2-V617F 点突变的目前研究
JAK2 的蛋白编码基因位于 9 号染色体短臂 2 区 4 带，有 7 个 JAK 同源结构域，位于 C 端的 JH1、JH2 均为催化相关结构域，其中 JH1 具有酪氨酸激酶活性，而 JH2 为假激酶结构域，负性调节 JH1 与底物之间的作用，位于 N 端的 JH5～JH7 是细胞因子结合靶点，可与多种细胞因子结合。JAK 基因中第 14 外显子上第 1 849 位鸟嘌呤核苷酸由胸腺嘧啶代替为 JAK2-V617F 突变，导致 JH2 构象发生改变而负性调节作用消失，JH1 催化作用加强，JAK2 蛋白过度磷酸化、JAK-STAT 信号通路异常激活[12]。除此之外，JAK2 基因还可出现第 12 外显子突变，此种突变多引起红系的增殖，多出现在真性红细胞增多症的患者中[3]。通过与 JAK2 结合发挥生物效应的细胞因子多与造血 T 细胞相关，所以 JAK2 突变也在多种血液系统肿瘤的发生过程中扮演重要角色。
近年，AL 中的 JAK-STAT 信号通路突变有多项被发现，包括 JAK2-V617F 点突变、JAK1 突变、STAT3 突变、STAT5A/B 突变。2005 年，Kralovics 等[19]首次报道在骨髓增殖性肿瘤（myeloproliferative neoplasms, MPN）患者中发现 JAK2-V617F 点突变。2006 年，Lee 等[20]报道了 2 例原发于急性髓系白血病（acute myelocytic leukemia, AML）的 JAK2-V617F 基因突变病例。JAK2-V617F 突变在白血病融合基因（BCR/ABL）阴性的 MPN 中常见，而 JAK2-V617F 突变在 AML 中则较少见，Illmer 等[21]通过对 959 例 AML 患者进行基因检测，发现约 1%的 AML 患者存在此突变。JAK2-V617F 突变在 AML 中涉及到原发性 AML 和 MPN 转换的 AML（AML-MPN）2 种情况。Aynardi 等[22]在 45 例伴 JAK2-V617F 突变的 AML 中发现原发性 AML 与 AML-MPN 比例为 1∶2（15 vs. 30 例），两者相比，原发 AML 的等位基因突变频率、染色体复杂核型、脾肿大都较 AML-MPN 低，但 DNA 甲基化相关基因突变在原发 AML 中更为常见。JAK2-V617F 突变多发生在 M2，而在 M5、M6、M7 极少见[23]。沈益民等[24]发现 8.8%（7/80）的 M2 患者伴 JAK2-V617F 突变，结果远高于 JAK2-V617F 在 AML 中的突变频率。伴随 JAK2 -V617F突变的 AML 外周血细胞常伴有至少 2 系发育异常，骨髓纤维化发生率高及染色体核型异常多见[4]，但 JAK2-V617F 基因突变不是 AML 患者预后差的标志，伴随 JAK2-V617F 突变的 AML 与 JAK2-V617F 突变阴性的 AML 的完全缓解率和总生存期无差异，但此突变会影响核心结合因子 AML 患者的预后，导致复发率增高[21]。
2.2 JAK1 基因突变常见于淋系恶性肿瘤及其致病机制
JAK1 基因位于 1 号染色体短臂（1p13.3），包含 25 个外显子，存在 24 个编码区。与 JAK2 不同的是 JAK1 和 JAK3 主要与γ c 家族形成复合物，两者共同作用参与淋系发育过程，其中 JAK1 发挥主导作用，JAK3 通过作为 JAK1 的协同分子发挥作用[25]。
JAK1 主要参与Ⅱ型细胞因子受体介导的信号通路传导，这与其主要参与淋系发育相一致，过去研究发现的 JAK1 活化性突变也主要见于淋系恶性肿瘤，且在 T 细胞急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）中发生频率最高（10.5%～27.3%），在 B 细胞 ALL 中发生频率较低（1.6%～4.3%）[26-27]。研究发现伴 JAK1 突变的 ALL 患者诊断时年龄偏高，对治疗反应欠佳以及总体预后差。Mullighan 等[26]发现在 ALL 患者中 JAK1 基因突变与疾病复发和耐药存在一定相关性，但 JAK1 基因对 JAK 激酶抑制剂鲁索替尼敏感，抑制 JAK 信号传导将会是 JAK1 突变 ALL 患者治疗的新手段。约 6%的 T 细胞 ALL 患者存在蛋白酪氨酸磷酸酶非受体 2 型失活性突变，且与 JAK1 活化性突变存在协同作用[4, 26]。
芦可替尼是一种环戊基丙腈衍生的 JAK1/JAK2 抑制剂。有研究发现了芦可替尼对携带基因组改变激活 JAK-STAT 途径的原发耐药 Ph 染色体阳性的 ALL 患者的有效性[28]。且在顽固性白血病亚型中，地西他滨和芦可替尼联合治疗可能比单独使用任何一种药物都更有效[5, 21]。
3 AML 致病机制之 STAT 家族基因突变
与其他 STAT 家族成员不同，STAT3 和 STAT5 在造血系统恶性肿瘤中已被广泛研究，并被证明是 AML 的关键因素。在多数 AML 患者的外周血或骨髓样本中，STAT3 或 STAT5 的组成型激活[18]已被发现 。
3.1 STAT3 突变机制及其突变在 AML 致病机制中的重要性
STAT3 其编码基因位于 17 号染色体长臂（17q21.1）上，是一类 DNA 结合蛋白，由 750～800 个氨基酸组成，STAT3 是 STAT 的 7 个家族成员中的重要组成成员，在 JAK-STAT 信号通路中扮演重要角色。STAT3 存在于形形色色的组织与细胞中，具有信号转导和转录的功能。当被多种细胞因子激活后，其与磷酸化的酪氨酸结合后形成 STAT3 二聚体，随后附着到所需基因的 STAT3 特异性 DNA 响应元件导致胞核调控靶基因转录，诱导细胞周期、凋亡、血管生成、迁移、侵袭等生命活动[29]。正常细胞中的 STAT3 几乎处于失活状态，或较短暂而迅速地激活发挥作用，但在肿瘤细胞中可以不断地被活化，促进肿瘤细胞增殖和抑制其凋亡[30]。
有研究发现 STAT3 的持续活化与 AML 的发生及发展等密切相关[5]，且 STAT3 蛋白表达在 AML 患者中高于正常对照组[29, 31]。其 STAT3 蛋白表达高于正常组的机制是 STAT3 通过促进白血病细胞的增殖、调节粒细胞、单核细胞和树突状细胞的分化以及抑制白血病细胞凋亡，在白血病的发展中发挥重要作用[32]。Stevens 等[33]发现复发 AML 患者的 STAT3 信号通路对配体刺激更敏感。STAT3 驱动生存和增殖的靶基因包括 MYC、cyclin D1、BIRC5 和 BCL2[18]。
STAT3 水平与 AML 的法美英分型（FAB）分型相关，在 M5 组表达量明显高于 M2 组及对照组。有研究发现高危患者 STAT3 表达水平高于标危患者或正常人群，且初诊 AML 患者 STAT3 表达水平较缓解期 AL 患者减低，提示 STAT3 高表达水平增加 AML 患者严重程度[34]。在预后方面，AML 中组成型 STAT3 活性对无病生存期产生负面影响，但对总生存期没有影响[16]。STAT3 的表达和活化状态可能是白血病治疗和预后评估的重要指标[32]。
已有研究发现部分化疗药物以 STAT3 为靶点发挥治疗作用。例如，地西他滨已被发现可抑制人急性早幼粒白血病细胞 HL-60 的增殖，并增强自然杀伤细胞对其的细胞毒性，这可能与 STAT3 信号通路有关。唑来膦酸和硼替佐米均可抑制人骨髓性白血病细胞系（K562）细胞的增殖，并通过 STAT3 信号通路诱导细胞凋亡 STAT3 磷酸化诱导的白血病细胞[32]。此外，多柔比星对稳定高表达磷酸化 STAT3 的细胞株抑制减弱，应用 STAT3 抑制剂后，多柔比星抑制作用则增强，表明 STAT3 磷酸化可能诱导白血病细胞发生化疗耐药[35]。伴随着耐药机制的进一步研究，STAT3 将会成为攻克白血病耐药新的靶点和途径。
3.2 STAT5 及其亚型基因突变致病机制
STAT5 聚集在人类 17 号染色体上，包括 STAT5A 和 STAT5B 这 2 种亚型，分别由紧密相关的染色体并列基因 5A 和 5B 编码，具有 96%的序列同源性[9]。STAT5A/B 信号传导在血液系统肿瘤中增强，并被认为是导致疾病的原因。STAT5A/B 激活后主要通过拷贝数增加、蛋白质表达增强或功能获得突变实现来增强，获得更高的 pYSTAT5A/B 水平，进而有助于肿瘤细胞存活和疾病进展。因此，STAT5A 和 STAT5B 是当前抗肿瘤药物研发的重点[36]。STAT5 不仅促进费城染色体阳性 ALL 肿瘤细胞的生长和增殖，在 AML 中也起着关键作用，尤其是携带 BCR-ABL 和 fms 相关酪氨酸激酶 3-内部串联重复（FLT3-ITD）等融合癌基因的 AML 患者更有助于其组成型激活[18]。
在 AL 的治疗中，基于 JAK-STAT 通路基因突变的靶向治疗可能会消除致癌因子的驱动功能。目前，JAK 突变的小型抑制剂已开始应用于恶性肿瘤疾病的临床治疗，但 STAT 不具有酶活性，抑制剂的研发存在挑战[9]。目前，已有部分 STAT5 靶向药物用于临床开发，有望提高 AL 的疗效。
3.3 SH2B3 基因突变致病机制
SH2B3 基因位于 12 号染色体长臂（12q24），编码 575 个氨基酸的淋巴细胞连接蛋白，属于非受体型蛋白酪氨酸激酶，为 SH2B 连接蛋白家族之一。淋巴细胞衔接蛋白本身无活性，必须与相应的配体结合后才能活化。SH2B3 是一个负性调控基因，在造血活动中发挥着非常重要的作用，可调控多种造血细胞的生成，SH2B3 基因过表达可抑制造血祖细胞增殖及分化，而 SH2B3 基因沉默可起到促进造血作用。淋巴细胞衔接蛋白发挥负性调控作用的机制可能为：细胞因子与膜受体结合后激活 JAK-STAT 信号通路，使淋巴细胞衔接蛋白与 JAK2 结合，以减弱因 JAK2 活化导致的 STAT 的活化，起到负性调控 JAK-STAT 信号途径的作用。研究表明 SH2B3 可直接与 JAK2 形成配体，共同负性调控 JAK-STAT 信号通路。而白血病细胞中 SH2B3 的突变，导致淋巴细胞衔接蛋白其普列克底物蛋白同源结构域、SH2 结构域异常改变，从而不能与 JAK2 结合，丧失了 JAK-STAT 信号通路的负性调控功能[37-39]。
目前在多种恶性肿瘤（如胃癌、MPN 及 AL）疾病中均发现有 SH2B3 基因沉默[40-41]。除了在 W262R 与 P242S 基因序列中发现的 SH2B3 基因变异较多外，前者患急性白血病风险大，后者较易患原发性血小板增多症[42]。ALL 患者的 SH2B3 突变频率高于 AML 患者；在 AML 患者 FAB 分型中，M5 和 M2 亚型更为常见[43]。目前，未有研究发现 SH2B3 突变的 ALL 患者与未突变的 ALL 患者在年龄、性别、外周血细胞计数、肝脾肿大及淋巴结肿大程度、骨髓或外周血的原幼淋巴细胞比例间有差异，但有发现淋巴细胞衔接蛋白的表达水平都是与 AL 患者的危险度呈正相关。因此，SH2B3 基因突变在 AL 患者中的意义尚需深入研究。
4 小结
JAK-STAT 信号通路不仅仅是一个单一的系统，还与细胞内其他信号途径相互作用影响，形成一个复杂的网络体系。不同基因突变对此网络系统的影响有待大家进一步探索，可为各种癌症的诊治寻找新思路与方向。由于 STAT 不具有酶活性，且由于抑制剂的毒副反应，目前多种抑制剂正在进行临床试验，但目前尚无药物获批［已上市及正在研发的 JAK-STAT 通路抑制剂包括芦可替尼（靶点 JAK1、JAK2）、托法替布（靶点 JAK1、JAK3）、巴瑞替尼（靶点 JAK1、JAK2）、乌帕替尼（靶点 JAK1）、阿布昔替尼（靶点 JAK1）、AZD9150（靶点 STAT3）、Napabucasin（靶点 STAT3）、HJC0152（靶点 STAT3）］，但目前尚无药物获批。因此，JAK-STAT 通路信号传导以及在调控过程中仍有许多未知未被揭开，例如细胞如何使用有限的 JAK 和 STAT 传递由大量细胞因子产生的信号，未来还需加深对 JAK 和 STAT 的研究。
利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。
在白血病细胞中普遍存在着 Janus 激酶（Janus kinase, JAK）-信号传导和转录激活因子（signal transduction and activator of transcription, STAT）信号通路的持续激活，该信号通路是近年发现的一条可被大量的细胞因子、生长因子和激素刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程[1]。JAK-STAT 是继第二信使后最为关键的 1 条信号通路，对生长发育及细胞内稳态平衡起着至关重要的作用[2]。有研究发现 JAK-STAT 信号转导通路异常在急性白血病（acute leukemia, AL）致病机制中占据重要地位[3-5]。因此，本文旨在通过总结 JAK-STAT 信号通路作用途径及调控因素及AL 在信号通路中存在的突变位点，以助力促进 JAK-STAT 信号通路机制的进一步研究及 AL 靶向药物的研发。
1 JAK-STAT 信号通路作用途径及调控因素
1.1 JAK-STAT 信号通路作用途径
JAK 为酪氨酸激酶中的非受体型，包括 4 个家族成员，分别为 JAK1、JAK2、JAK3 和酪氨酸激酶 2（tyrosine kinase 2, TYK2）[6]。JAK1、JAK2 及 TYK2 在各类细胞中广泛表达，而 JAK3 的组织表达具有更多的限制性和调节性。除了在造血系统细胞表达，JAK3 还在血管平滑肌细胞和内皮细胞中表达[7]。每个 JAK 具有 7 个结构域，分为 JAK 同源结构域（JAK homology domain, JH）1～JH7，其功能也不尽相同，其中，对于位于 C 端的 JH2 通过介导 JH1 和底物的相互作用，使之发挥催化功能；位于 N 端的 JH3～JH7 不具备酪氨酸激酶活性，但可以与相关信号分子结合[8]。
STAT 是一类与核靶基因结合并入细胞核的蛋白质，由 7 种已鉴定的蛋白质（STAT1～STAT4、STAT5A/B 和 STAT6）组成。现已经确定 STAT3 和 STAT5 是影响骨髓细胞和淋巴细胞重要因素，对造血性恶性肿瘤非常重要[9-10]。STAT 蛋白包含 N 末端结构域、DNA 结合结构域、Src 同源结构域（Src homology, SH）3、SH2 结构域以及 C 端转录活性功能结构域[11]。其中可以使 STAT 与活化受体相结合的为 SH2 功能区，此外 SH2 功能区还在与 STAT 与 JAK 相互作用、STAT 二聚体形成入核过程中发挥重要功能。
JAK-STAT 信号通路发挥生物效应的过程如下：可被识别的细胞因子与其受体结合，引起后者二聚化，从而使与之与其受体偶联的 JAK 相互接近而产生磷酸化反应。活化的 JAK 促使其受体自身发生磷酸化、STAT 与受体结合以及 STAT 磷酸化，最终活化 STAT 入核中，启动相应靶基因转录[11-12]。JAK-STAT 信号通路可调控骨髓细胞瘤病毒基因同源物（MYC）、细胞周期蛋白 D1（cyclinD1）、B 淋巴细胞瘤-2（BCL-2）等的靶基因，以上靶基因可参与细胞增殖、分化和免疫调控。
1.2 JAK-STAT 信号通路调控因素
JAK-STAT 信号通路激活涉及到众多的细胞因子，但同一细胞因子可以对应多种 JAK 或同一 JAK 可以被不同细胞因子激活，即细胞因子与 JAK 并非一一对应而发挥生物学效应。JAK1 与 JAK2 在白细胞介素（interleukin, IL）-6、IL-10、IL-19-20、IL-22 以及干扰素-γ激活的信号通路中均有参与；促红细胞生成素、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、血小板生成素、IL-3 和 IL-5 主要由 JAK2 介导；IL-2、IL-4 则由 JAK3 介导；干扰素-α/β由 TYK2 介导。可见 JAK2 是 JAK 的 4 种家族成员中与造血关系最为密切[13-14]的成员。
JAK-STAT 信号通路中的负性调控因素，包括细胞因子信号转导抑制蛋白（suppressors of cytokine signaling, SOCS）、活化 STAT 蛋白抑制因子、蛋白酪氨酸磷酸酶均为 JAK-STAT 信号通路的主要负性调控因子[13, 15]。SOCS 家族为细胞因子信号抑制蛋白，作为 JAK-STAT 通路的负调节因子发挥关键作用，其通过 STAT-SH2 结构域的竞争性结合抑制 JAK-STAT 信号传导，且 SOCS-1 基因沉默促使 STAT 活化和伴随的细胞增殖不受抑制[16]。活化 STAT 蛋白抑制因子通过干预 STAT 的 DNA 结合或通过诱导 STAT 蛋白水解的小泛素样修饰物的 E3 连接酶来调节和限制 STAT 信号[17]。蛋白酪氨酸磷酸酶家族有多种家族成员，包括 Src 同源 2 区蛋白酪氨酸磷酸酶 1 和 2（protein-tyrosine-phosphatase 1, SHP1）、细胞抑制因子 CD45 和 T 细胞蛋白质酪氨酸磷酸酯酶，其中 SHP1 和 SHP2，通过使磷酸化的 JAK、受体或 STAT 去磷酸化，从而发挥抑制 JAK-STAT 信号通路的作用，CD45 的靶向基因破坏产生了无限制的细胞因子和干扰素受体介导的 JAK-STAT 信号传导的激活[16-18]。SH2B 衔接蛋白 3（SH2B3），也称为淋巴细胞衔接蛋白，为 SH2B 家族的成员，通过抑制血小板生成素或促红细胞生成素体诱导的 JAK2 活化而进一步抑制 JAK-STAT 信号通路。所以 JAK、STAT 突变或其负调控因子异常则可导致 JAK-STAT 通路异常，进一步使细胞增殖增加，凋亡减少，这是恶性肿瘤发生的一个重要机制。同时，JAK-STAT 通路与表观遗传学和凋亡调节因子的相互作用为临床治疗研究提供了新思路。
2 AL 致病机制之 JAK 家族基因突变
2.1 JAK2 基因突变致病机制及 JAK2-V617F 点突变的目前研究
JAK2 的蛋白编码基因位于 9 号染色体短臂 2 区 4 带，有 7 个 JAK 同源结构域，位于 C 端的 JH1、JH2 均为催化相关结构域，其中 JH1 具有酪氨酸激酶活性，而 JH2 为假激酶结构域，负性调节 JH1 与底物之间的作用，位于 N 端的 JH5～JH7 是细胞因子结合靶点，可与多种细胞因子结合。JAK 基因中第 14 外显子上第 1 849 位鸟嘌呤核苷酸由胸腺嘧啶代替为 JAK2-V617F 突变，导致 JH2 构象发生改变而负性调节作用消失，JH1 催化作用加强，JAK2 蛋白过度磷酸化、JAK-STAT 信号通路异常激活[12]。除此之外，JAK2 基因还可出现第 12 外显子突变，此种突变多引起红系的增殖，多出现在真性红细胞增多症的患者中[3]。通过与 JAK2 结合发挥生物效应的细胞因子多与造血 T 细胞相关，所以 JAK2 突变也在多种血液系统肿瘤的发生过程中扮演重要角色。
近年，AL 中的 JAK-STAT 信号通路突变有多项被发现，包括 JAK2-V617F 点突变、JAK1 突变、STAT3 突变、STAT5A/B 突变。2005 年，Kralovics 等[19]首次报道在骨髓增殖性肿瘤（myeloproliferative neoplasms, MPN）患者中发现 JAK2-V617F 点突变。2006 年，Lee 等[20]报道了 2 例原发于急性髓系白血病（acute myelocytic leukemia, AML）的 JAK2-V617F 基因突变病例。JAK2-V617F 突变在白血病融合基因（BCR/ABL）阴性的 MPN 中常见，而 JAK2-V617F 突变在 AML 中则较少见，Illmer 等[21]通过对 959 例 AML 患者进行基因检测，发现约 1%的 AML 患者存在此突变。JAK2-V617F 突变在 AML 中涉及到原发性 AML 和 MPN 转换的 AML（AML-MPN）2 种情况。Aynardi 等[22]在 45 例伴 JAK2-V617F 突变的 AML 中发现原发性 AML 与 AML-MPN 比例为 1∶2（15 vs. 30 例），两者相比，原发 AML 的等位基因突变频率、染色体复杂核型、脾肿大都较 AML-MPN 低，但 DNA 甲基化相关基因突变在原发 AML 中更为常见。JAK2-V617F 突变多发生在 M2，而在 M5、M6、M7 极少见[23]。沈益民等[24]发现 8.8%（7/80）的 M2 患者伴 JAK2-V617F 突变，结果远高于 JAK2-V617F 在 AML 中的突变频率。伴随 JAK2 -V617F突变的 AML 外周血细胞常伴有至少 2 系发育异常，骨髓纤维化发生率高及染色体核型异常多见[4]，但 JAK2-V617F 基因突变不是 AML 患者预后差的标志，伴随 JAK2-V617F 突变的 AML 与 JAK2-V617F 突变阴性的 AML 的完全缓解率和总生存期无差异，但此突变会影响核心结合因子 AML 患者的预后，导致复发率增高[21]。
2.2 JAK1 基因突变常见于淋系恶性肿瘤及其致病机制
JAK1 基因位于 1 号染色体短臂（1p13.3），包含 25 个外显子，存在 24 个编码区。与 JAK2 不同的是 JAK1 和 JAK3 主要与γ c 家族形成复合物，两者共同作用参与淋系发育过程，其中 JAK1 发挥主导作用，JAK3 通过作为 JAK1 的协同分子发挥作用[25]。
JAK1 主要参与Ⅱ型细胞因子受体介导的信号通路传导，这与其主要参与淋系发育相一致，过去研究发现的 JAK1 活化性突变也主要见于淋系恶性肿瘤，且在 T 细胞急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）中发生频率最高（10.5%～27.3%），在 B 细胞 ALL 中发生频率较低（1.6%～4.3%）[26-27]。研究发现伴 JAK1 突变的 ALL 患者诊断时年龄偏高，对治疗反应欠佳以及总体预后差。Mullighan 等[26]发现在 ALL 患者中 JAK1 基因突变与疾病复发和耐药存在一定相关性，但 JAK1 基因对 JAK 激酶抑制剂鲁索替尼敏感，抑制 JAK 信号传导将会是 JAK1 突变 ALL 患者治疗的新手段。约 6%的 T 细胞 ALL 患者存在蛋白酪氨酸磷酸酶非受体 2 型失活性突变，且与 JAK1 活化性突变存在协同作用[4, 26]。
芦可替尼是一种环戊基丙腈衍生的 JAK1/JAK2 抑制剂。有研究发现了芦可替尼对携带基因组改变激活 JAK-STAT 途径的原发耐药 Ph 染色体阳性的 ALL 患者的有效性[28]。且在顽固性白血病亚型中，地西他滨和芦可替尼联合治疗可能比单独使用任何一种药物都更有效[5, 21]。
3 AML 致病机制之 STAT 家族基因突变
与其他 STAT 家族成员不同，STAT3 和 STAT5 在造血系统恶性肿瘤中已被广泛研究，并被证明是 AML 的关键因素。在多数 AML 患者的外周血或骨髓样本中，STAT3 或 STAT5 的组成型激活[18]已被发现 。
3.1 STAT3 突变机制及其突变在 AML 致病机制中的重要性
STAT3 其编码基因位于 17 号染色体长臂（17q21.1）上，是一类 DNA 结合蛋白，由 750～800 个氨基酸组成，STAT3 是 STAT 的 7 个家族成员中的重要组成成员，在 JAK-STAT 信号通路中扮演重要角色。STAT3 存在于形形色色的组织与细胞中，具有信号转导和转录的功能。当被多种细胞因子激活后，其与磷酸化的酪氨酸结合后形成 STAT3 二聚体，随后附着到所需基因的 STAT3 特异性 DNA 响应元件导致胞核调控靶基因转录，诱导细胞周期、凋亡、血管生成、迁移、侵袭等生命活动[29]。正常细胞中的 STAT3 几乎处于失活状态，或较短暂而迅速地激活发挥作用，但在肿瘤细胞中可以不断地被活化，促进肿瘤细胞增殖和抑制其凋亡[30]。
有研究发现 STAT3 的持续活化与 AML 的发生及发展等密切相关[5]，且 STAT3 蛋白表达在 AML 患者中高于正常对照组[29, 31]。其 STAT3 蛋白表达高于正常组的机制是 STAT3 通过促进白血病细胞的增殖、调节粒细胞、单核细胞和树突状细胞的分化以及抑制白血病细胞凋亡，在白血病的发展中发挥重要作用[32]。Stevens 等[33]发现复发 AML 患者的 STAT3 信号通路对配体刺激更敏感。STAT3 驱动生存和增殖的靶基因包括 MYC、cyclin D1、BIRC5 和 BCL2[18]。
STAT3 水平与 AML 的法美英分型（FAB）分型相关，在 M5 组表达量明显高于 M2 组及对照组。有研究发现高危患者 STAT3 表达水平高于标危患者或正常人群，且初诊 AML 患者 STAT3 表达水平较缓解期 AL 患者减低，提示 STAT3 高表达水平增加 AML 患者严重程度[34]。在预后方面，AML 中组成型 STAT3 活性对无病生存期产生负面影响，但对总生存期没有影响[16]。STAT3 的表达和活化状态可能是白血病治疗和预后评估的重要指标[32]。
已有研究发现部分化疗药物以 STAT3 为靶点发挥治疗作用。例如，地西他滨已被发现可抑制人急性早幼粒白血病细胞 HL-60 的增殖，并增强自然杀伤细胞对其的细胞毒性，这可能与 STAT3 信号通路有关。唑来膦酸和硼替佐米均可抑制人骨髓性白血病细胞系（K562）细胞的增殖，并通过 STAT3 信号通路诱导细胞凋亡 STAT3 磷酸化诱导的白血病细胞[32]。此外，多柔比星对稳定高表达磷酸化 STAT3 的细胞株抑制减弱，应用 STAT3 抑制剂后，多柔比星抑制作用则增强，表明 STAT3 磷酸化可能诱导白血病细胞发生化疗耐药[35]。伴随着耐药机制的进一步研究，STAT3 将会成为攻克白血病耐药新的靶点和途径。
3.2 STAT5 及其亚型基因突变致病机制
STAT5 聚集在人类 17 号染色体上，包括 STAT5A 和 STAT5B 这 2 种亚型，分别由紧密相关的染色体并列基因 5A 和 5B 编码，具有 96%的序列同源性[9]。STAT5A/B 信号传导在血液系统肿瘤中增强，并被认为是导致疾病的原因。STAT5A/B 激活后主要通过拷贝数增加、蛋白质表达增强或功能获得突变实现来增强，获得更高的 pYSTAT5A/B 水平，进而有助于肿瘤细胞存活和疾病进展。因此，STAT5A 和 STAT5B 是当前抗肿瘤药物研发的重点[36]。STAT5 不仅促进费城染色体阳性 ALL 肿瘤细胞的生长和增殖，在 AML 中也起着关键作用，尤其是携带 BCR-ABL 和 fms 相关酪氨酸激酶 3-内部串联重复（FLT3-ITD）等融合癌基因的 AML 患者更有助于其组成型激活[18]。
在 AL 的治疗中，基于 JAK-STAT 通路基因突变的靶向治疗可能会消除致癌因子的驱动功能。目前，JAK 突变的小型抑制剂已开始应用于恶性肿瘤疾病的临床治疗，但 STAT 不具有酶活性，抑制剂的研发存在挑战[9]。目前，已有部分 STAT5 靶向药物用于临床开发，有望提高 AL 的疗效。
3.3 SH2B3 基因突变致病机制
SH2B3 基因位于 12 号染色体长臂（12q24），编码 575 个氨基酸的淋巴细胞连接蛋白，属于非受体型蛋白酪氨酸激酶，为 SH2B 连接蛋白家族之一。淋巴细胞衔接蛋白本身无活性，必须与相应的配体结合后才能活化。SH2B3 是一个负性调控基因，在造血活动中发挥着非常重要的作用，可调控多种造血细胞的生成，SH2B3 基因过表达可抑制造血祖细胞增殖及分化，而 SH2B3 基因沉默可起到促进造血作用。淋巴细胞衔接蛋白发挥负性调控作用的机制可能为：细胞因子与膜受体结合后激活 JAK-STAT 信号通路，使淋巴细胞衔接蛋白与 JAK2 结合，以减弱因 JAK2 活化导致的 STAT 的活化，起到负性调控 JAK-STAT 信号途径的作用。研究表明 SH2B3 可直接与 JAK2 形成配体，共同负性调控 JAK-STAT 信号通路。而白血病细胞中 SH2B3 的突变，导致淋巴细胞衔接蛋白其普列克底物蛋白同源结构域、SH2 结构域异常改变，从而不能与 JAK2 结合，丧失了 JAK-STAT 信号通路的负性调控功能[37-39]。
目前在多种恶性肿瘤（如胃癌、MPN 及 AL）疾病中均发现有 SH2B3 基因沉默[40-41]。除了在 W262R 与 P242S 基因序列中发现的 SH2B3 基因变异较多外，前者患急性白血病风险大，后者较易患原发性血小板增多症[42]。ALL 患者的 SH2B3 突变频率高于 AML 患者；在 AML 患者 FAB 分型中，M5 和 M2 亚型更为常见[43]。目前，未有研究发现 SH2B3 突变的 ALL 患者与未突变的 ALL 患者在年龄、性别、外周血细胞计数、肝脾肿大及淋巴结肿大程度、骨髓或外周血的原幼淋巴细胞比例间有差异，但有发现淋巴细胞衔接蛋白的表达水平都是与 AL 患者的危险度呈正相关。因此，SH2B3 基因突变在 AL 患者中的意义尚需深入研究。
4 小结
JAK-STAT 信号通路不仅仅是一个单一的系统，还与细胞内其他信号途径相互作用影响，形成一个复杂的网络体系。不同基因突变对此网络系统的影响有待大家进一步探索，可为各种癌症的诊治寻找新思路与方向。由于 STAT 不具有酶活性，且由于抑制剂的毒副反应，目前多种抑制剂正在进行临床试验，但目前尚无药物获批［已上市及正在研发的 JAK-STAT 通路抑制剂包括芦可替尼（靶点 JAK1、JAK2）、托法替布（靶点 JAK1、JAK3）、巴瑞替尼（靶点 JAK1、JAK2）、乌帕替尼（靶点 JAK1）、阿布昔替尼（靶点 JAK1）、AZD9150（靶点 STAT3）、Napabucasin（靶点 STAT3）、HJC0152（靶点 STAT3）］，但目前尚无药物获批。因此，JAK-STAT 通路信号传导以及在调控过程中仍有许多未知未被揭开，例如细胞如何使用有限的 JAK 和 STAT 传递由大量细胞因子产生的信号，未来还需加深对 JAK 和 STAT 的研究。
利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。