实时基因组特征分析：儿童急性白血病的精准诊疗新突破 —— 基于自适应采样的长读测序技术

为解决儿童急性白血病基因组分类复杂、成本高且耗时的问题，研究人员开展基于长读测序和自适应采样的研究，结果表明该方法能准确分类基因组亚型，对白血病诊疗意义重大。

　　

《实时基因组特征分析：儿童急性白血病的精准诊疗新突破 —— 基于自适应采样的长读测序技术》

在儿童健康领域，白血病犹如一颗隐藏在黑暗中的 “杀手”，时刻威胁着孩子们的生命。其中，B 细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）是最常见的儿童癌症类型，急性髓系白血病（AML）也占儿童急性白血病病例的 15 - 20%。目前，白血病的有效治疗依赖于精准的基因组分类，但现有的诊断方法却困难重重。传统的诊断方式，如流式细胞术、荧光原位杂交（FISH）、核型分析、靶向聚合酶链反应（PCR）和微阵列等，不仅繁琐复杂、成本高昂，而且需要耗费大量时间，不同检测机构的 “标准诊疗” 流程差异也很大，在资源有限的地区，诊断更是难上加难。这些问题严重影响了白血病的预后判断、治疗强度选择以及精准医疗的实施，因此，寻找一种高效、准确且经济的基因组分类方法迫在眉睫。

来自美国北卡罗来纳大学教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）等机构的研究人员挺身而出，致力于攻克这一难题。他们开展了一项极具创新性的研究，利用长读测序技术，结合实时基因组靶向富集，也就是自适应采样技术，对儿童急性白血病进行全面的基因组分析。该研究成果发表在《Leukemia》杂志上，为白血病的诊疗带来了新的曙光。

研究人员在开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。首先，对 57 例代表不同临床诊断基因组亚型的急性白血病标本进行牛津纳米孔技术（ONT）全基因组测序（WGS），这些标本分别来自北卡罗来纳大学教堂山分校和圣犹大儿童研究医院（St. Jude Children’s Research Hospital）。接着，在实验过程中，通过特定的 DNA 提取、剪切方法，以及使用多种 ONT 文库制备试剂盒进行文库构建和测序。此外，利用自适应采样技术选择性富集融合癌基因靶点，同时通过生物信息学方法，如数字核型分析、融合基因检测等，对测序数据进行分析，从而推断出各种遗传异常。

下面来看看具体的研究结果：

1. 基因组亚型分类的准确性：纳米孔 WGS 在确定基因组亚型方面表现出色，总体特异性达到 100%，敏感性达到 96%。在 57 个样本中，除了两个样本外，其余样本的总体核型异常都能被准确鉴定，尤其是在 blasts 含量大于 50% 的样本中，准确率更是高达 100%。这表明该技术在识别白血病相关的染色体异常方面具有很高的可靠性。

2. 融合基因的检测：纳米孔测序成功检测出所有临床检测先前发现的融合事件，敏感性达到 100%。而且，还发现了 5 例临床核型分析和 FISH 未识别出的额外融合伙伴，像一些细胞遗传学隐匿的融合（如 DUX4::IGH）和仅知道一个基因伙伴的重排，都能被纳米孔测序清晰地解析出来，充分展示了其在检测复杂基因融合方面的优势。

3. 单核苷酸变异（SNV）的鉴定：虽然临床检测中未进行全基因组 SNV 检测，但纳米孔测序在 4 例有临床鉴定 SNV 的病例中，都准确检测出了正确的 SNV，例如在 TPMT 和 NUDT15 等基因位点的相关变异，为白血病的精准治疗提供了更详细的遗传信息。

4. 拷贝数变异的分析：该技术能够灵敏地检测出与 ALL 和 AML 相关的小尺度结构变异，包括 CRLF2 - P2RY8 间质缺失、CDKN2A 部分或全部缺失以及 ERG 缺失等，结合测序深度和跨越缺失边界的长读长，准确地捕捉到这些关键的基因组变化。

5. 实时测序的优势：实时测序和分析能够在样本接收后 9 小时内完成样本分类。DNA 提取和剪切不到 2 小时，文库制备约 75 分钟，使用高通量 PromethION 流动池时，数字核型分析在测序开始后 15 - 30 分钟内即可完成，融合检测通常在 3 - 6 小时内完成，且实时分类与临床基因组亚型分类完全一致，大大提高了诊断效率。

6. 成本效益：通过微成本分析发现，当一个流动池用于单个标本时，材料成本为 934.64 美元；当处理两个标本时，每个标本成本降至 483.18 美元；处理四个标本时，成本进一步降至 249.06 美元，显示出潜在的规模经济效益。

研究结论和讨论部分进一步凸显了这项研究的重要意义。纳米孔自适应 WGS 作为一种单一检测分类工具，能够准确地将 B-ALL 分类为基因组亚型，还具有识别临床相关 AML 基因组亚型和可操作的药物基因组学亚型的潜力。它不仅能捕捉到传统方法难以发现的复杂和细胞遗传学隐匿的重排，如 DUX4 重排，为白血病的预后判断提供新的依据，还能对非整倍体和小拷贝数变化进行关键的临床决策层面的表征，在药物基因组学方面也展现出优势，能够检测 TPMT 等基因的相关变异。

然而，该技术也并非完美无缺。在低 blasts 百分比的病例中，准确分类存在一定限制，对于一些由表达谱定义而无特定 DNA 变异的白血病病例，基于 DNA 的分类方法效用有限。此外，纳米孔测序检测到的一些大规模结构变异与临床 G 带核型不一致，但这可能是由于临床核型分析过程中细胞培养导致的遗传漂移。

尽管如此，这项研究依然为儿童急性白血病的临床基因组分类带来了新的希望。未来，通过对测序流程的优化和自动化，有望进一步提高检测的通量，降低成本，推动该技术在临床实践中的广泛应用，让更多白血病患儿受益。相信在科研人员的不断努力下，白血病的诊疗将迎来更加精准、高效的新时代。