IVD前沿丨脊髓髓内肿瘤早期诊断及复发监测新技术

脊髓髓内肿瘤表现出相当大的异质性，根据不同的病理分类表现出不同的生存时间。广泛切除可显著提高H3野生型脊髓肿瘤患者的生存结果，而对H3K27突变的肿瘤患者却没有同样的益处。然而，由于脊髓的敏感性和高度功能性，诸如活检或手术等侵入性手术有损害神经功能的风险。在这种情况下，术前鉴别诊断在为脊髓肿瘤和其他非肿瘤病变患者量身定制个性化治疗方案中起着至关重要的作用。

近日，杂志npj Precision Oncology上发表了一篇题为“Sequencing of cerebrospinal fluid cellfree DNA facilitated early differential diagnosis of intramedullary spinal cord tumors”的文章。作者利用靶向测序评估了脑脊液中游离细胞DNA (cfDNA)测序在脊髓肿瘤术前鉴别诊断中的有效性。结果显示，与良性肿瘤患者相比，恶性肿瘤患者的脑脊液ctDNA阳性率更高。脑脊液中H3K27M突变的存在在预测H3K27突变型DMG方面具有很高的诊断效率，且在复发的H3K27M突变肿瘤的脑脊液中可以检测到H3K27M突变。总的来说，CSF中cfDNA测序显示了脊髓H3K27突变型DMG的鉴别诊断及复发监测的潜力。

图片来源：npj Precision Oncology

主要内容

入组患者的临床和病理特征

作者通过术前腰椎穿刺(41/45)、术中抽取(3/45)和Ommaya reservoir(1/45)共采集了45例患者的脑脊液样本。脑脊液样本和配对肿瘤样本都使用针对131个基因的测序面板进行测序(下图)。所有患者的诊断中位年龄为39岁(范围:4-75岁)。病理诊断包括H3K27突变型弥漫性中线胶质瘤(DMG)(n = 14)、胶质母细胞瘤(n = 1)、H3 -野生型星形细胞瘤(n = 10)、室管膜瘤(n = 11)、胶质神经元肿瘤(n = 3)和非肿瘤性病变(n = 6)。新诊断38例，复发肿瘤7例。

本研究的设计及工作流程。图片来源：npj Precision Oncology

H3K27突变型DMG病例脑脊液ctDNA阳性率较高

采集的脑脊液样本中位数为6.0 ml。5例样本cfDNA浓度低于低检出限(cfDNA < 10−5 ng/ml)，其中2例来自室管膜瘤患者，3例来自H3 -野生型星形细胞瘤患者。靶向测序总共在CSF cfDNA样本中发现了52个突变，在51.1%(23/45)的患者样本中检测到至少一个基因改变。在非肿瘤性病变中未发现任何改变。有15例被确认为ctDNA阳性。H3K27突变型DMG、肿瘤到达脊髓表面、组织学分级为IV级以及Ki-67指数≥10%的肿瘤ctDNA阳性率高于其他肿瘤(图a-c)。CSF ctDNA阳性患者的总生存期也明显缩短(图d)。ctDNA阳性患者的cfDNA浓度高于ctDNA阴性患者。这些发现表明，具有侵袭性特征的脊髓肿瘤的ctDNA往往更频繁地释放到CSF中。

不同病变患者脑脊液中ctDNA阳性率的比例。

图片来源：npj Precision Oncology

H3K27突变型DMG病例脑脊液cfDNA与肿瘤组织突变高度一致

作者比较了脑脊液和配对肿瘤组织样本中鉴定出的突变。结果显示，两种样本检测到的突变数量存在显著的正相关。使用瀑布图描述了肿瘤相关体细胞突变的突变谱，包括H3F3A、EGFR、TP53、PPM1D、ACVR1、NF1、ATRX、TERT启动子和PIK3CA，其中H3K27M突变表现出很强的一致性(如下图)。对于6例TERT启动子突变肿瘤，作者观察到TERT启动子突变仅在1例DMG患者的脑脊液中存在，而在3例H3 -野生型星形细胞瘤或2例室管膜瘤的脑脊液中未检测到TERT启动子突变。与ctDNA阴性的病例相比，脑脊液中TERT启动子突变阳性的病例ctDNA阳性，组织学分级更高，Ki-67指数更高。这些发现提示脑脊液中突变的存在可能与肿瘤恶性程度的增加有关。

在配对的脑脊液和组织样本中发生的突变。

图片来源：npj Precision Oncology

脑脊液cfDNA与肿瘤组织之间的共有CNVs仅在H3K27突变型DMG病例中观察到

除了突变检测，作者还对基因CNVs进行了分析。在脑脊液和/或配对的肿瘤组织中共检测到52个CNV，其中有14个两类组织共有的CNV(图a)。值得注意的是，所有共有CNV位点都为H3K27突变型DMG(图a)。在脑脊液和肿瘤组织之间，PDGFRA/KIT、CDK4、MYC、KRAS和VEGFR2等CNV的拷贝数高度一致(图b)。

配对脑脊液和组织样本的拷贝数变化。

图片来源：npj Precision Oncology

脑脊液中H3-K27M突变可作为H3K27突变型DMG的100%特异性预测因子

本研究发现，检测患者脑脊液中DMG驱动突变H3K27M可用于H3K27突变型DMG的术前鉴别诊断，敏感性为85.7%，特异性为100%，AUC为0.929(图a)。这些结果强调了量化和检测关键分子改变在DMG术前鉴别诊断中的效用，特别是H3K27改变。

脑脊液cfDNA特征在预测H3K27突变型DMG中的表现。

图片来源：npj Precision Oncology

H3K27M突变在监测H3K27突变型DMG肿瘤复发中的潜力

作者还观察到3例初次手术后肿瘤复发的患者脑脊液样本中存在H3K27M突变。这些发现为H3K27M突变肿瘤的复发提供了额外的证据，支持CSF检测作为监测DMG病例肿瘤复发的手段的潜在效用。

总结与讨论

文章结果显示，脑脊液中H3K27M突变的存在在预测H3K27突变型DMG方面具有85.7%(12/14)的高检出率和100%的特异性，且在复发的H3K27M突变肿瘤的脑脊液中可以检测到H3K27M突变。总的来说，CSF中cfDNA测序显示了脊髓H3K27突变型DMG的鉴别诊断以及对复发患者进行无创监测的潜力。

但此研究存在几个局限性。首先，随访时间有限，没有采集CSF样本进行cfDNA的动态监测。进行纵向评估将更全面地了解cfDNA水平如何随时间变化及其与疾病进展和治疗反应的相关性。此外，研究中每种特定肿瘤类型的个体数量仍然有限，队列中星形细胞瘤和室管膜瘤的分布不平衡。

总之，当在早期筛查中考虑可疑病变时，可以通过采用靶向测序面板来启动预测，而无需额外的成本或优化面板设计。与面板测序相比，数字液滴聚合酶链反应(ddPCR)更具成本和时间效益，而下一代测序(NGS)具有收集更广泛信息的优势。然而，这两种方法受到设备的限制。相比之下，面板靶向测序已经广泛应用于肿瘤组织的检测，可以为更多的患者提供一个可行的选择。