儿科癌症幸存者的骨髓监测识别预测治疗相关白血病的克隆

Bone Marrow Surveillance of Pediatric Cancer Survivors Identifies Clones that Predict Therapy-Related Leukemia

作者信息Barbara Spitzer, Kayleigh D Rutherford, Gunes Gundem, Erin M McGovern, Nathan E Millard, Juan E Arango Ossa, Irene Y Cheung, Teng Gao, Max F Levine, Yanming Zhang, Juan S Medina-Martínez, Yi Feng, Ryan N Ptashkin, Kelly L Bolton, Noushin Farnoud, Yangyu Zhou, Minal A Patel, Georgios Asimomitis, Cassidy C Cobbs, Neeman Mohibullah, Kety H Huberman, Maria E Arcilla, Brian H Kushner, Shakeel Modak, Andrew L Kung, Ahmet Zehir, Ross L Levine, Scott A Armstrong, Nai Kong V Cheung, Elli Papaemmanuil
PMID35078859
发布时间2022-04-14
DOI10.1158/1078-0432.CCR-21-2451

实验完整度

高

包含三个独立队列的纵向系列样本分析、TP53突变的ddPCR回溯检测、以及657例儿科患者的扩展队列验证,且包含功能验证(CH风险预测)。

主要模型

神经母细胞瘤患者骨髓样本(包括转化组、短暂组、对照组) 儿科实体瘤患者队列(MSK-IMPACT队列)

重点核对

患者队列:52例神经母细胞瘤患者,分为转化组(17例)、短暂组(14例)、对照组(21例),另加657例儿科实体瘤患者队列 样本采集:骨髓样本每3-6个月采集一次,共199份(转化组88份,短暂组74份,对照组37份) 检测方法:HemePACT靶向DNA测序、ArcherDX FusionPlex RNA测序、ddPCR、MSK-IMPACT测序 突变检测阈值:VAF≥0.02且≥3个突变支持读数 相对风险计算:比较转化组与短暂组,相对风险8.8(95%CI: 1.3-57.8)

摘要

目的:治疗相关骨髓增生异常综合征和急性白血病(t-MDS/AL)是儿科癌症幸存者非复发死亡的主要原因。虽然在成人癌症患者诊断时存在克隆性造血(CH)与t-MDS/AL有关,但描述儿童t-MDS/AL发展的文献有限。实验设计:我们对52例高危神经母细胞瘤患者的199份系列骨髓样本进行了分子表征,其中包括17例t-MDS/AL(转化)、14例短暂细胞遗传学异常(短暂)和21例无t-MDS/AL或细胞遗传学改变(神经母细胞瘤治疗对照)。我们还评估了657例儿科实体瘤患者队列中的CH。结果:我们在所有t-MDS/AL诊断病例中检测到至少一种疾病定义改变,最常见的是TP53突变和KMT2A重排,包括涉及两个新伙伴基因(PRDM10、DDX6)。回溯研究在t-MDS/AL诊断前中位15个月(范围1.3–32.4个月),在17例患者中的13例中鉴定出至少一种t-MDS/AL相关突变。相比之下,短暂组和对照组中获得的突变不常见(分别为4/14、1/21)。存在致癌突变时,转化患者发生t-MDS/AL的相对风险为8.8,与短暂患者相比。与成人肿瘤患者的CH不同,TP53突变仅在癌症治疗开始后才可检测到。最后,在评估的儿科实体瘤患者中,只有1%具有涉及髓系基因的CH。结论:这些发现证明了识别分子异常在预测t-MDS/AL发展中的临床相关性,并应指导制定干预方案,以预防高危儿科患者出现这种并发症。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
儿科高危神经母细胞瘤患者中t-MDS/AL的遗传进化及CH的预测作用
核心机制
化疗诱导的DNA损伤可能驱动儿科患者t-MDS/AL相关突变(如TP53、KMT2A)的获得,而非成人中常见的年龄相关CH;这些突变克隆在治疗过程中获得并扩增。
主要证据
在转化组中,通过靶向测序和ddPCR,在t-MDS/AL诊断前中位15个月检测到相关突变(13/17例),且TP53突变仅在治疗开始后出现;相比之下,短暂组和对照组突变罕见。
研究意义
研究结果表明在儿科癌症患者中进行常规分子监测可识别t-MDS/AL高风险个体,为制定干预方案提供依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

队列建立与样本收集

建立神经母细胞瘤患者队列并收集系列骨髓样本,以研究t-MDS/AL的进化。

纳入52例神经母细胞瘤患者,分为转化组(17例)、短暂组(14例)和对照组(21例),共199份骨髓样本。样本在治疗期间每3-6个月采集一次,并额外收集部分样本用于ddPCR。

2

分子特征分析

检测t-MDS/AL相关的基因突变、重排和拷贝数异常。

使用HemePACT靶向DNA测序检测基因突变和拷贝数异常,使用ArcherDX FusionPlex RNA测序检测基因融合,并对TP53突变进行ddPCR验证。

3

回溯性分析

评估t-MDS/AL相关突变在诊断前的时间点是否出现及其动态变化。

对系列样本进行突变检测,追踪突变的出现时间和VAF变化,并比较不同组间的突变频率。

4

扩展队列验证

评估CH在更广泛的儿科实体瘤患者中的发生率。

对657例儿科实体瘤患者的肿瘤和匹配血液样本进行MSK-IMPACT测序,分析CH的发生率。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
HemePACTNimblegen SeqCap--
ArcherDX FusionPlex PanHeme 面板ArcherDX--
MSK-IMPACTMSK--
QX200 ddPCR系统Bio-Rad1864001
DNeasy 血液和组织试剂盒QIAGEN69504
AllPrep DNA/RNA 微型试剂盒QIAGEN80204
TRIzol试剂ThermoFisher15596018
Illumina HiSeq 4000Illumina--
Illumina HiSeq 2500Illumina--
Illumina NextSeq 500Illumina--
KAPA Hyper Prep 试剂盒Kapa BiosystemsKK8504
HiSeq 3000/4000 SBS 试剂盒Illumina--
TruSeq SBS 试剂盒 v4Illumina--
HiSeq Rapid SBS 试剂盒 v2Illumina--
NextSeq 500/550 高输出试剂盒 v2.1Illumina--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
队列选择
患者纳入标准(年龄、诊断、治疗历史)、分组标准(t-MDS/AL、短暂、对照)、样本数量(转化组17例、短暂组14例、对照组21例)
阅读提示:Methods: Patient selection, Table 1
样本收集与处理
骨髓样本采集频率(每3-6个月)、保存方法(DMSO或TRIzol)、DNA/RNA提取方法(AllPrep或DNeasy试剂盒)
阅读提示:Methods: Sample selection, Sample processing
测序与突变检测
测序平台(HiSeq 4000/2500、NextSeq 500)、测序深度(中位705×)、突变检测阈值(VAF≥0.02,≥3支持读数)、融合检测方法(ArcherDX)
阅读提示:Methods: Panel design, Sequencing methods, Variant calling
ddPCR验证
TP53突变位点、检测平台(QX200)、DNA投入量(10ng)、循环条件(95°C 10分钟;40个循环94°C 30秒和52-55°C 1分钟;98°C 10分钟)
阅读提示:Methods: ddPCR procedures
数据分析与统计
变异调用工具(CaVEMan、Mutect、Strelka、Pindel)、统计检验(ANOVA、t检验)、相对风险计算(fmsb R包)
阅读提示:Methods: Computational pipelines, Data analysis and statistical tests