Leukemia｜针对儿童癌症的液体活检Panel仅需1mL血浆即可检测多种不同基因组改变

具体而言，研究团队在血液学癌症、实体肿瘤和脑癌中测试了PeCan-Seq，旨在评估PeCan-seq以与组织测序相似的速度检测cfDNA相关突变的能力，以及能否作为监测儿童血液学癌症的一种方法。结果表明， PeCan-Seq有望成为肿瘤组织诊断的无创辅助手段以及疾病监测平台。

cfDNA PeCan-Seq和分析工作流程旨在捕获不同类型的体细胞变异。 除序列突变外，PeCan-Seq还能检测儿童癌症中的复发性结构变异（SV），不过 P anel内的诱饵（bait）必须覆盖两个基因组断点之一（图2）。

为检测cfDNA样本中的亚克隆染色体畸变，如拷贝数变异（CNV）和拷贝中性的杂合性丢失（cnLOH）事件，研究团队开发了分析工具SubChrom，用于识别体细胞事件并量化PeCan-Seq数据中的ctDNA占比。经验证， SubChrom成功检测到超二倍体（图3A）、亚二倍体（图3B）、cnLOH和局灶性拷贝数增益/缺失（gain/loss）（图3C、D） 。

接下来，研究团队收集了233名血液肿瘤、实体瘤和脑肿瘤儿童的诊断时血浆样本对PeCan-seq进行评估； 这三种肿瘤类型取样时较为困难、所得到的组织标本也较少，且通常涉及到麻醉下的侵入性手术和相关并发症，对于儿童而言最好能避免这些并发症。

所有血液系统恶性肿瘤儿童（n=177）在诊断时均有可检测到的ctDNA；cfDNA中ctDNA占比的中位数为0.77，与诊断测序的原发性肿瘤纯度相当，原发性肿瘤纯度与ctDNA占比之间存在相关性。对于急性淋巴细胞白血病（ALL），最常见的突变基因是ETV6、PAX5和RUNX1。对于急性髓系白血病（AML），最常见的突变基因是RUNX1、NRAS和FLT3。

结果显示， 该捕获 Panel覆盖了肿瘤样本中81%的临床重要变异。 PeCan-seq可在血液系统恶性肿瘤中最敏感地检测ctDNA，并在144名患者中发现了改变，由此产生的基因组图谱显示与患者匹配的肿瘤样本高度一致。 789个预期的肿瘤变异中共有97%被鉴定出来 ，包括98%的单核苷酸变异（SNV）和插入或缺失（indel）、100%的内部串联重复（ITD）、95%的局灶性拷贝数增益/缺失、99%的嵌合基因融合、99%的染色体拷贝数畸变。

相比之下，该方法在实体瘤、脑脑肿瘤患儿中的检测效果较差，38名实体瘤患者中有19名中被检测到体细胞突变，18例脑肿瘤患者中有1例检测到DNA突变。

除识别相关突变外，研究团队还评估了PeCan-seq作为监测工具能否匹配或超过现有方法的性能，包括流式细胞术和骨髓活检。

研究团队对14名B-ALL儿童进行了PeCan-Seq，并在第0、15、22天和诱导化疗结束时收集了一系列样本；使用流式细胞术测定了上述连续血浆样本中的微小残留病灶（MRD）水平，并将其与PeCan-Seq数据进行比较。结果显示， PeCan-Seq成功检测到14名MRD水平不同B-ALL患者的癌症突变；ctDNA的体细胞变异与MRD水平相关 。这些结果表明，PeCan-Seq可以补充现有方法，但还需要进一步研究。

一名患儿被诊断出同时患有超二倍体B-ALL和神经母细胞瘤，诊断四个月后神经母细胞瘤复发，并具有明显的基因组特征； 研究团队对其初诊前三天收集的血浆样本进行cfDNA PeCan-Seq和WGS分析。 在cfDNA中检测到了与B-ALL、神经母细胞瘤原发诊断和/或神经母细胞瘤复发相一致的多种CNA，这表明在原发诊断时血浆样本中存在来自三种不同肿瘤实体的ctDNA。

在原发性B-ALL肿瘤样本中仅观察到了cnLOH事件和1q、10、21号染色体增益，诊断和复发的神经母细胞瘤样本都存在染色体增益和缺失。根据这些事件，研究团队估算了cfDNA占比，发现 血浆cfDNA总量的54%来自B-ALL，8%来自诊断时的神经母细胞瘤，23%来自诊断时的神经母细胞瘤复发亚克隆，其余来自非肿瘤细胞 。

此外，研究团队也在探索的其他领域包括RNA和细胞游离甲基化分析。Mullighan表示：“基于组织的甲基化测序已被临床应用于一些脑肿瘤中，在儿童实体瘤中显示出巨大潜力，因此我们希望拓展这个工具并评估这类方法”。

综上所述，该研究提出了一种专为儿童癌症设计的无创全基因组分析方法PeCan-seq，并发表了初步验证结果，证明了在诊断时使用血浆来源cfDNA对多种儿童癌症进行基因组表征具有较大的前景。PeCan-Seq方法能够补充现有检测方法；特别地，对于癌症易感性综合征患者，PeCan-Seq在侵入性最小的疾病诊断和治疗反应监测方面潜力巨大。