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本研究揭示了临床常用DNA甲基转移酶抑制剂(DNMTi)5-氮杂胞苷(5AZA)及其衍生物地西他滨(DAC)的意外致突变效应。研究人员通过NUP98::HOXD13转基因小鼠模型和GEMINI体外实验证实，这两种表观遗传药物可诱导特征性C>G颠换突变，其突变谱与COSMIC数据库中的SBS39特征相似。该发现为理解DNMTi治疗相关白血病转化提供了分子机制解释，对血液肿瘤临床用药安全具有重要警示意义。
在血液肿瘤治疗领域，DNA甲基转移酶抑制剂(DNMTi)如5-氮杂胞苷(5AZA)和地西他滨(DAC)长期被视为"表观遗传调控药物"，通过逆转肿瘤抑制基因的异常甲基化发挥治疗作用。然而美国国家癌症研究所(National Cancer Institute)的研究团队在利用NUP98::HOXD13(NHD13)转基因小鼠模型评估5AZA疗效时，意外发现接受治疗的小鼠出现了反常的急性淋巴细胞白血病(ALL)转化现象。这一违反直觉的发现促使研究者深入探索DNMTi与基因组不稳定性之间的潜在关联。
为系统评估药物安全性，研究团队采用了多维度实验策略。通过NHD13/WT嵌合小鼠模型模拟人类骨髓增生异常肿瘤(MDS)的疾病进程，建立包含5AZA单药、5AZA联合alvocidib(ALVO)的治疗队列。运用全外显子测序(WES)解析白血病样本突变谱，创新性开发体外GEMINI(Genotoxic Mutational Signature Identified After Clonal Expansion In vitro)检测平台评估药物致突变性，并采用SigProfiler软件进行突变特征分解。这些方法为揭示DNMTi的基因毒性提供了全面技术支撑。
5-Azacytidine(5AZA)治疗未提高MDS临床前模型的生存率
在NHD13/WT嵌合小鼠治疗实验中，5AZA单药或联合ALVO均未显著延长生存期。尽管外周血中NHD13细胞比例随时间逐渐增加，反映疾病自然进展，但治疗组与对照组在白细胞计数和生存曲线方面无统计学差异。这一阴性结果暗示5AZA在该模型中的治疗效果有限。
5AZA治疗小鼠中T细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)的意外发生
最引人注目的发现是5AZA治疗组中4例T-ALL的发生，其中1例甚至起源于野生型(WT)造血细胞。通过流式细胞术检测CD4/CD8表达、组织病理学确认淋巴母细胞浸润，以及T细胞受体β(Trb)基因重排分析，证实这些病例符合T-ALL诊断标准。这种治疗相关白血病的出现提示5AZA可能具有诱发二次恶性肿瘤的风险。
全外显子测序揭示5AZA诱导的C>G颠换突变特征
WES分析显示5AZA治疗组白血病存在显著增加的C>G颠换突变(平均101个/样本 vs 对照组4个)，同时伴随CHD4 R975、IKZF1 R51*和TP53 R196等已知白血病驱动突变。突变特征分析发现这些C>G突变主要发生在5'-NCG-3'序列背景，与COSMIC数据库中的SBS39特征高度相似。单例DAC治疗诱发的髓系白血病也呈现相同突变模式，提示这是氮杂核苷类药物的共性特征。
GEMINI实验证实5AZA/DAC的体外致突变性
通过单细胞克隆扩增技术，研究证实5AZA在0.3-3μM浓度范围内均可诱导小鼠T-ALL细胞系(7298)和人髓系白血病细胞系(U937)产生C>G颠换，且呈现剂量依赖性。值得注意的是，结构类似的DAC在髓系(961C)和B细胞(T259)系中同样诱导出SBS39样特征，而缺乏氮杂结构的莫努匹拉韦(molnupiravir)则无此效应，说明氮杂环是致突变的关键结构。
讨论与意义
该研究首次系统证实临床常用DNMTi具有直接致突变作用，其诱导的C>G颠换特征与治疗相关白血病中观察到的突变谱高度吻合。分子机制上，5AZA代谢产物5-氮杂-2'-脱氧胞苷三磷酸可掺入DNA，导致氮杂胞苷环开环和错配，最终引发C>G颠换。这一发现挑战了DNMTi单纯通过表观遗传调控发挥作用的传统认知，为临床用药安全提供重要警示。
研究建立的GEMINI平台为评估表观遗传药物的基因毒性提供了新工具，而SBS39特征的鉴定则为监测DNMTi治疗患者的基因组不稳定性提供了分子标志。尽管目前ALL转化在人类患者中较为罕见，但考虑到氮杂核苷类似物在抗肿瘤和抗病毒领域的广泛应用，这项发表于《Leukemia》的研究成果将对药物安全性评价产生深远影响。未来需要进一步探索低剂量长期给药与突变累积的关系，以及开发保留去甲基化活性但降低基因毒性的新型DNMTi。
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