Nat Med | 30分钟即可实现术中实时肿瘤分类！创新纳米孔测序工作流程及跨平台甲基化分类器助力CNS肿瘤精准诊断

近日， 德国海德堡海德堡大学医 院、 Hopp 儿童肿瘤中心（ KiTZ ） 和德国癌症研究中心（ DKFZ） 等机构的科研人员合作在 Nature Medicine 上发表了题为 “ Prospective, multicenter validation of a platform for rapid molecular profiling of central nervous system tumors ”的文章。 研究团队开发了一种 基于自适应采样的 创新 纳米孔测序工作流程 Rapid-CNS² ， 能 在 术中 30分钟提供 实时 甲基化分类 及 DNA拷贝数信息，并在24小时内完成全面分子 谱 分析。 同时，开发了跨平台 甲基化分类器 MNP-Flex ， 共包涵 184种 不同 CNS 肿瘤类型 ， 其 分类准确率分别达 99.6%和99.2% 。 总之， 通过 整合这些工具可 为 CNS肿瘤诊断 提供 快速 、 精准分子信息 ， 为个性化治疗策略奠定基础。

文章发表在 Nature Medicine

图 1 . Rapid-CNS² 工作流程 及 MNP-Flex 验证 流程概述

首先，研究团队 使用牛津纳米孔 公司 （ ONT） 的两种 测序设备对 Rapid-CNS² 进行了概念验证： 便携 式 测序仪 MinION 以及 高通量测序 设备 GridION。 接下来，研究团队 在 德国 海德堡大学医院和 英国 诺丁汉大学开展的 多中心 研究中验证 了 Rapid-CNS² 性能，共 包括 301 个存档和前瞻性样本，其中 18 个术中测序样本。 结果显示， Rapid-CNS² 提供 了 高精度诊断 ， 即使 是 直径仅 1.5毫米的微小活检样本 也能精确诊断 ； 该工作流程将诊断时间从 20天大幅缩短至30 - 40 个 小时， 显著 提升了诊断效率。

Rapid-CNS² 能够识别出经 NGS 确认的超 91%单核苷酸变异， 能够对 近 93%的CNS肿瘤 进行准 确甲基化家族分类 ； 其 能够在整个区域内评估关键标记物， 可识别 传统方法 易 遗漏的 复杂突变 ， 精确检测复杂的基因变化。 此外， Rapid-CNS² 的 全区域 MGMT启动子甲基化评估能力 可 提供更全面的表观遗传信息。

特别地， Rapid-CNS² 可 作为一个 Nextflow流程提供，只需一个命令即可轻松部署，并且 仅 需基本的命令行编程知识 ， 降低使用门槛 了 （ https://github.com/areebapatel/Rapid-CNS2_nf ）。

图 2 . Rapid-CNS² 队列的一致性概述

为拓宽基于甲基化的 CNS肿瘤分类的应用范围， 研究团队 开发了 甲基化分类器 MNP-Flex， 共 涵盖 184个类别 ，适 用于不同测序平台及样本类型 。在跨五种不同技术、包含超 78,000份冷冻和福尔马林固定石蜡包埋 （ FFPE ） 样本的全球验证队列中， MNP-Flex在 CNS肿瘤 甲基化家族分类 、 甲基化类别分类 方面 准确率 分别 达到 99.6% 和 99.2%，且 符合 临床适用阈值标准 。

上述结果表明， MNP-Flex通过跨平台整合与阈值优化，实现了高精度甲基化分类 ； 凭借 强大的 兼容性 ， 其 能够 集成于 各种临床工作流程中 ， 为 CNS肿瘤的标准化、多平台分子诊断提供了可推广的解决方案，尤其助力资源不均场景下的精准医疗实践。

图 3. MNP-Flex验证

为评估 Rapid-CNS2在甲基化分类与拷贝数分析中的最短响应时间，研究团队对海德堡 Rapid-CNS² 数据集中的 36例术中冰冻切片样本进行回顾性重分析。 结果显示， Rapid-CNS ²在测序开始后 15-30 分钟内即可完成关键肿瘤 甲基化家族 分类 ，通过 自适应采样产生的短读长数据在基因组覆盖均一性上表现优异， 10分钟测序即可清晰识别1p、7p、22q等染色体臂水平变异。

在 51例前瞻性样本的模拟术中测试中， Rapid-CNS² 再次展现分类精度的提升 。 对 18个样本进行实际术中测序 时 ， Rapid-CNS² 为 超 72%的病例 中提供了与肿瘤（亚）类型和风险状况相关的临床信息 。 术中 Rapid-CNS² 从接收样本到完成肿瘤分类与拷贝数分析仅需 90分钟 ， 其中 测序与 数据 解读 仅需 30分钟 或更短时间 ，次日即可生成涵盖单核苷酸变异（ SNV）、插入缺失（Indel）、基因融合及精细甲基化分类的完整报告。

最后，研究团队还利用 Rapid-CNS² 结合 MNP-Flex 分析了 真实样本案例 。 结果显示，该样本 30分钟内被 Rapid-CNS² 准确 分类， 24小时测序后检测到基因变异、染色体缺失等 ， MNP-Flex准确将其预测为特定亚型。 这证明了 双平台协同工作流 程 不仅 能 提升诊断速度， 更具有进行 广 泛甲基化分类的 重要 价值。

图 4. 术中报告

综上所述， 传统综合分子诊断的局限性长期以来给神经病理学领域带来挑战， Rapid-CNS² 结合 MNP-Flex 可报告多种分子标记和精细甲基化分类，成本低且灵活， 可应用于多种不同环境中 ， 更为实体肿瘤的实时分子诊断范式提供了可扩展的技术框架。

参考文献：

Patel, A., Göbel, K., Ille, S. et al. Prospective, multicenter validation of a platform for rapid molecular profiling of central nervous system tumors. Nat Med (2025). https://doi.org/10.1038/s41591-025-03562-5