N Engl J Med | 全基因组测序作为血液病细胞遗传学分析的替代方法
原创 榴莲不酥 图灵基因 今天
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撰文：榴莲不酥
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亮点：
基因组分析对于急性髓细胞白血病（AML）、骨髓增生异常综合征（MDS）患者的风险分级至关重要。全基因组测序是传统细胞遗传学和测序方法的潜在替代方法，但其准确性、可行性和临床实用性尚未证实。通过研究发现全基因组测序可以为AML或MDS患者提供快速准确的基因组图谱，这种测序具有比传统细胞遗传学分析更高的诊断率和基于标准风险类别的更有效的风险分层。
基因分析是许多癌症诊断检查的常规组成部分，其用于预测癌症临床结果和靶向治疗的反应。癌症可引起染色体重新排列、基因扩增或者缺失以及单个核苷酸的变化，尽管测序技术的进步使识别基因突变更容易，但染色体重排的检测主要通过常规中期细胞遗传学分析进行，该方法是有效的，但是具有局限性，如需要活细胞、其灵敏度低和分辨率有限；荧光原位杂交和使用DNA、RNA或两者的靶向测序分析仅在选择用于分析的区域提供信息，可能提供有关已识别染色体重排的不完整信息。因此，传统的细胞遗传学分析仍然是AML或MDS患者诊断检查的一个重要组成部分。遗传分析在此类患者中的重要性以及各种临床相关突变类型表明，可以使用全基因组测序来代替标准检测方法。以往因为测序的成本高和复杂性、耗时长限制了此类测序用于研究，但技术进步使得该分析更简单、更快、更便宜。
近期，在New England Journal of Medicine杂志上发表了一篇名为“Genome Sequencing as an Alternative to Cytogenetic Analysis in Myeloid Cancers”的文章，在研究中，开发了一种简化的全基因组测序方法，用于AML或MDS患者的基因组分析，并将其应用于临床诊断样本，以评估其可行性、准确性和临床应用价值。
基因组测序可以在有限的DNA上进行，同时也可识别在其他分析中可能隐藏的基因组变化。全基因组测序的特征表明可以改善癌症患者的基因组图谱。基因组异常对于急性髓细胞白血病（AML）和骨髓增生异常综合征（MDS）患者的诊断分类和风险评估尤为重要。复发性染色体异常是世界卫生组织AML基因组分类系统的基础，这些改变和某些基因突变与临床结果的关联导致了AML患者遗传风险分层算法的发展。
简化的全基因组测序方法（ChromoSeq）为AML或MDS患者提供临床相关突变的全面基因组图谱，最大限度地缩短时间和减少技术复杂性，该方法可由一名技术人员使用扩展的样品制备方法在8小时内使用市售试剂进行标准高通量测序。
图1：全基因组测序(WGS)过程时间表和研究设计。
与常规细胞遗传学分析相比，细胞遗传学分析报告中的复发性易位的全基因组测序敏感性为100%，全基因组测序检测到100%的克隆拷贝数改变；将全基因组测序鉴定的基因突变与102例患者的高覆盖率靶向临床测序鉴定的基因突变进行比较，可以发现阳性预测值超过99%。通过与细胞遗传学分析的结果和新确定的拷贝数改变的研究结果，再加上被确定为具有新的结构变异研究结果相结合时，发现全基因组测序可以检测到常规细胞遗传学分析未检测到的结果。
图2：WGS与常规细胞遗传学分析和靶向基因测序的比较。
核型分析和FISH研究的骨髓抽提物样本每周进行一次全基因组测序，发现全基因组测序可以为AML或MDS患者提供快速准确的基因组图谱，处理时间的中位数为5.1天，最短的时间约为3天。根据PML–RARA的阳性FISH结果，测序比传统的细胞遗传学分析提供了更高的诊断率，并在标准风险分类的基础上提供了更有效的风险分层。
图3：117例连续患者wgs基因图谱的临床可行性和诊断产量。
是否可以使用全基因组测序代替细胞遗传学分析来预测使用现有遗传风险组的临床结果呢？EricJ. Duncavage 等人的研究表明根据常规检测的风险组与全基因组测序结果确定的风险组与总生存率具有预期相关性。与常规检测相比，全基因组测序对具有不良风险和不良预后的患者的识别效果稍好；全基因组测序的平均诊断年龄与具有明确细胞遗传学风险的患者相似。患者的生存分析表明，基于全基因组测序的风险预测也与预后相关。
图4：根据现有的遗传风险组，WGS对AML患者进行风险评估。
EricJ. Duncavage 教授认为无论是在分析性能还是临床适用性方面，全基因组测序与传统检测方法相当或优于传统检测方法。全基因组测序检测到100%的临床显著异常，这些异常可以通过细胞遗传学分析和临床FISH分析确定。全基因组测序可以在实体瘤组织活检样本的DNA上进行，对这些癌症类型的益处更大，可以用于快速调查整个基因组，只需少量DNA即可发现数量不断增加的关键突变和结构改变，这种方法简化患者的基因组检测，并可能提高临床诊断率，最终可能提高治疗许多癌症患者方法的精确度。
在骨髓癌细胞遗传学分析的研究中，全基因组测序可以为AML或MDS患者提供快速准确的基因组图谱，这种测序比传统的细胞遗传学分析提供了更高的诊断率，并在标准风险分类的基础上提供了更有效的风险分层。
教授介绍
David H.Spencer 教授于2001年在华盛顿大学取得学士学位，2010年取得医学博士学位。现在是美国病理学家学院教员，美国血液学会会员，分子病理学协会会员，曾获得Paul E. Strandjord 青年研究员奖，美国血液学会ASH学者奖和ASCI青年医师-科学家奖等。实验室研究项目专注于癌症基因调控的表观遗传机制，目前正在使用 CRISPR-Cas9 删除AML 细胞系和人类胚胎干细胞中的这些序列。将使用基因组方法来定义在体外分化的正常造血发育中参与 HOX 基因调控的关键调控元件和转录调控因子，以及这些机制与参与调控 AML 细胞中 HOX 基因的机制有何不同。
参考文献
Duncavage EJ, Schroeder MC, O'LaughlinM, et al. Genome Sequencing as an Alternative to Cytogenetic Analysis inMyeloid Cancers. N Engl J Med. 2021 Mar 11;384(10):924-935.