原文题目：Enhanced clinical assessment of hematologic malignancies through routine paired tumor and normal sequencing
通讯作者：Maria E. Arcila
隶属单位：美国纽约州纪念斯隆凯特琳癌症中心病理学和检验医学系
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-42585-9
血液系统恶性肿瘤的特征是存在复杂和动态的基因组变化，这些变化现在越来越多地用于分类和定义独立的疾病亚群。随着下一代测序技术的迅速采用，已经确定了调节细胞生长、DNA 修复和分化的基因中的大量复发性体细胞改变;这些不仅有助于疾病的发生和进展，还有助于复发和治疗耐药性的发展。因此，基因分析已成为血液系统恶性肿瘤患者病情检查的关键要素，指导各级患者管理。虽然某些基因的突变，如 BRAF、CALR、JAK2 和 MPL，在髓系肿瘤中具有诊断效用，例如，其他基因如 CEBPA、DNMT3A、FLT3、IDH1、IDH2、KIT、NPM1 和 TP53 具有预后和/或治疗意义，特别是在确定患者是否应该接受同种异体干细胞移植时。在临床上，随着血液系统恶性肿瘤分子靶向治疗的证据和范围不断扩大，分子分析的挑战和机遇也随之而来，为肿瘤分类、预后、疾病监测和治疗决策提供信息。
图1：MSK-IMPACT血红素工作流程、样本分布和正常组织中的体细胞突变分布。
鉴于越来越多的临床相关基因改变，有必要在临床实践中开发高通量方法对肿瘤进行基因组表征。与成功提供大规模实体癌前瞻性肿瘤分子分析的工作流程不同，血液系统恶性肿瘤体细胞改变的评估存在独特的挑战。一个明显的挑战是缺乏易于实施的患者匹配正常对照来源作为比较器，无法自信地将变异识别为明显的体细胞变异。口腔拭子和唾液中存在白血病污染、毛囊或指甲 DNA 产量低以及分选正常细胞或培养成纤维细胞培养物所需的大量工作都是临床实践中众所周知的挑战。或者，无与伦比的解释带来了与体细胞和种系变异的区分相关的挑战，特别是考虑到大部分没有突变热点或尚未得到良好描述的改变基因。这排除了对公开可用数据库的依赖来准确管理变体。其次，影响变异等位基因频率 （VAF） 的共存改变 [即拷贝数改变、拷贝中性杂合性缺失 （CN-LOH）] 通常发生，因此该指标无法可靠地指导体细胞与种系起源的确定。在有同种异体造血干细胞 （HSC） 移植史的患者中，这些挑战尤其复杂，在这些患者中，通常无法确定体细胞与种系以及来源（宿主或供体）。
图 2：患者案例示例，突出了 IMPACT-HEME 和供体/宿主匹配在移植后嵌合患者中检测复杂突变和等位基因特异性拷贝数的能力。
在这里，研究人员通过MSK-IMPACT血红素（血液系统恶性肿瘤可操作癌症靶标的综合突变分析）的开发和临床经验，展示了研究人员应对这些独特挑战的经验，这是一个全面的分子分析平台，利用杂交捕获和高覆盖率的下一代测序配对肿瘤和正常组织。
在此，研究人员报告了大型机构范围的前瞻性临床测序工作的经验，以指导血液系统恶性肿瘤患者的诊断、预后、治疗选择和未来监测。正如研究人员之前在实体瘤中证明的那样，研究人员现在表明，这种对肿瘤和匹配的正常样本进行企业规模测序在血液系统癌症中是可行的，包括造血干细胞移植后高度复杂的患者和患有多种并发恶性肿瘤的患者。对于全面的匹配评估，周转时间可能是可变的，在这个队列中，通常在 2-3 周之间。根据获得肿瘤-正常对的时间范围，可以缩短周转时间，这进一步凸显了多学科方法对工作流程优化的重要性。虽然在大部分病例中，这是一个临床上可操作的时间框架，但在特定病例中，可能需要实施替代检测来快速评估关键遗传改变，作为过渡步骤。通过这项全面的努力，研究人员证明了研究人员方法的实用性，超越了在仅肿瘤测序模型中对选定基因的狭隘评估，该模型可能不完整且对患者管理无效。随着测序和数据分析成本的不断下降，研究人员相信类似的匹配方法将应用于所有癌症患者的全基因组测序（WGS）。在这个未来的模型中，包括种系对照将比在靶向panel中更为重要，因为在靶向panel中，靶标的正常变异可以更好地理解。研究人员在 2 种详细肿瘤类型的 384,1 名患者的 937,85 个样本中生成了大量手动审查的突变和 SCNA。该交叉恶性肿瘤数据集将支持探索所有血癌的驱动因素改变，以支持发现罕见和意想不到的临床可操作改变。随着精准治疗领域的持续增长，该数据集将被证明是一种变革性资源，用于识别新的生物标志物，为预后提供信息，并预测对治疗的反应和耐药性。这包括对推定乘客的进一步定义，事实上，这些乘客可能在驾驶癌症方面具有重要的功能和合作作用。在一个不匹配的模型中，非常高比例的私人SNP被归类为乘客或VUS，这是必然的，因为它们还没有成为当前任何公开数据库中特征明确的变体的一部分。与实体瘤相比，实体瘤基因组分析的主要重点是选择针对关键单一遗传驱动因素的靶向治疗，而血液系统癌症基因组分析的目标则大量投资于完善诊断和提供预后信息，治疗选择通常由前者支持。广泛的基因组分析可在诊断时对个体患者进行更准确的诊断和风险分层，还可以预测所选治疗后的反应和/或结果。例如，TP53 突变始终与同种异体干细胞移植后较短的生存期相关，表观遗传途径（TET2、IDH1/2、WT1 和 DNMT3A）中的体细胞突变可能增加对低甲基化剂的敏感性。体细胞突变可能需要重新评估，以在治疗后、出现重大临床变化时或疾病改善治疗前更新个体风险。研究人员的检测方法结合了适当对照样本的常规测序，能够以一种即使在同种异体移植背景下也能扩展的方式明确识别体细胞遗传变异。它还允许确定供体衍生的变异，这些变异可能需要对受体和供体进行监测，以便随后的疾病发展。此外，对正常对照的单独分析也将有助于评估与血液系统恶性肿瘤相关的关键种系事件。尽管由于缺乏患者对专用种系分析和报告的同意，此处未包括此内容，但这是使用最新数据集准备的手稿的主题。
图3：在AITL和非典型浆细胞群患者中进行流式分选基因组分析的实用案例。
与此同时，随着研究人员对血液系统恶性肿瘤生物学的理解不断扩大，靶向被反复突变基因破坏的蛋白质或信号通路的化合物已经可用，特别是滤泡性淋巴瘤中 EZH2 和 AML 中 FLT3、IDH1 和 IDH2 的抑制剂。血液系统癌症的一个新兴研究领域是突变特征的研究。在实体瘤中，MMR 缺乏症和 TMB 等突变特征与对免疫检查点抑制剂的反应相关。与实体瘤相比，血液系统恶性肿瘤往往具有较低水平的体细胞突变，这可能是他们对免疫检查点抑制反应相对令人失望的原因。通过使用匹配的正常值明确识别体细胞改变，可以更准确地评估这些肿瘤中的 TMB。研究人员对一小部分具有高 TMB 和/或 MMR 特征的患者的鉴定表明，这些患者可能是生物学异常值，应考虑基于这些特征进行检查点抑制试验。
图5：MSK-IMPACT血红素队列中的突变特征分析。
除了研究人员的方法提供的生物学见解和治疗靶向潜力外，还有机会改善患者监测。人们越来越关注设计用于监测血液系统恶性肿瘤治疗后最小/可测量残留病灶 （MRD） 的检测方法。尽管有这种兴趣;然而，目前尚不清楚是否为所有患者提供合适的标志物，一些指南仅指定了特定患者的分子靶点。为了解决这一缺点，一些小组提出了一些方法，包括使用任何体细胞改变作为监测的潜在目标。这些方法突出了完全匹配样本在初始肿瘤基因分型中的力量以及体细胞/种系分配不准确的缺陷。通过对匹配正常组织中的候选变异进行基因分型，从报告中去除种系变异，研究人员能够更好地识别用于 MRD 评估的适当标志物并防止假阳性呼叫。研究人员已经通过仅肿瘤分析证明，这些混杂因素发生在高达 95% 的样本中，因此可能会显着限制“任何变体”MRD 方法的效力。
图6：MSK-IMPACT血红素结果的临床可操作性。
虽然这项研究代表了对血液系统恶性肿瘤中大规模基因组分析力量的尝试，但临床基因组分析领域仍有额外的工作要做，以充分发挥其改善患者护理的潜力。其他研究小组已开始探索对血液系统恶性肿瘤子集进行更广泛的检测，研究人员希望像这里和其他小组提出的工作将成为增加血癌基因组分析的先例。快速实现这些目标的最佳方法是跨机构共享这些数据集并建立广泛的合作。研究人员相信，随着持续的测试和数据共享，广泛的基因组评估将支持了解所有血癌患者的病理生物学，确定新的药物靶点，并改善对反应的无创监测。
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