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在AML发病前血液DNA中就能鉴定出NPM1基因突变

2022年04月11日

编译：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

急性髓系白血病(AML)是一种侵袭性血液系统恶性肿瘤，以未分化的髓系原始细胞异常增生，抑制正常造血，使成熟血细胞生成障碍为特征。一线抗AML治疗几十年来没有实质性变化，尽管最近取得了进展，但该病对大多数患者仍然是致命的。此外，与许多其他致死性癌症不同，AML既往被认为不能合理地预防或延缓疾病的发展。最近的进展显示，AML通常是由克隆性造血(CH)的良性现象、与白血病相关体细胞突变的造血干细胞及其子代的扩增演变而来。有研究表明，可提前数年确定AML高风险的CH病例，这引起了人们对AML可能可以预防的希望。这一概念得到了临床前报告的进一步支持，即靶向干预可能延缓或避免进展为NPM1突变的AML，而这是最常见的AML亚型。然而，NPM1突变在髓系恶性肿瘤发生之前尚未发现，引起了人们对是否可以及时检测到它们以进行预防性干预的怀疑。最近的一项研究证实在新发AML发生前数月，就可以在血液DNA中可靠地鉴定出NPM1基因突变，这项研究的致编者信近日发表在Blood Advances上。

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研究目的

为了研究NPM1突变的个体是否可以被可靠地识别，并在时间和方式上促进干预以防止AML的发展，研究者应用定制的方法分析了200 453名英国生物样本库(UKBB)参与者血液DNA的全外显子测序(WES)，以获得详细相关健康记录的患者信息。

研究方法

为了最大限度地提高检测每个报告这些突变读段的灵敏度，研究者首先构建了3种最常见的NPM1体细胞变异的参考序列，即A型(c.863_864insTCTG)、B型(c.863_864insCATG)和D型(c.863_864insCCTG)，它们共同代表了AML中所有NPM1突变的90%。使用Burrows-Wheeler Aligner最大精确匹配(BWA-MEM)将17个WES读段与人类基因组组装GRCh38比对0.7.17。用Samtools 1.9提取与NPM1比对的读段(chr5:171 381,174-171 416,825)，并使用BWA-MEM 0.7.17与构建的序列重新比对。重新比对后，识别匹配3种突变类型中任何一种的读段。

研究结果

分析只确定了2个测序读段报告NPM1热点突变的个体：病例1，32个读段中的4个报告典型的A型；病例2，19个读段中的1个报告D型NPM1突变（图1A-B）。为了寻找病例1和2中其他AML相关的体细胞基因突变，研究者使用Mutect2分析了他们的血液DNA WES数据。这在两种情况下均确定了DNMT3A突变，即病例1中的DNMT3A c.2645G>A和病例2中的DNMT3A c.1627G>T。预期Mutect2仅在病例1中确定了NPM1突变，因为病例2仅有单个突变体读段。此外，研究者使用定制突变检测软件RNAmut的修改来专门寻找FLT3基因(FLT3-ITD)中的内部串联重复，FLT3是一种通常与突变体NPM1同时发生但可能被遗漏的突变。在病例1中确定了FLT3-ITD突变。

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图1 健康人血液DNA中NPM1突变的检测及意义。(A)用于鉴定200 453名UKBB参与者血液DNA WES中NPM1基因突变的方法。(B)2例NPM1突变病例的测序读段与参考A型（左）和D型（右）NPM1突变的比对。这确定了病例1（左）中报告A型突变的4个读数和病例2（右）中报告D型突变的1个读数。突变体读数（黑色）

值得注意的是，病例1和病例2均在采样血液标本后133天和168天发生AML，不幸的是，分别在诊断后36天和536天死亡（图1 C）。两例病例既往均体健，无明显既往病史。他们在采样血液标本时的全血细胞计数结果显示仅轻度异常，如MCV升高（表1；图1D），这种全血细胞检查结果通常不会触发进一步的血液学检查。然而，检测到突变的NPM1和明显的AML之间的短潜伏期使得这些个体已经患有早期AML而不是白血病前期的可能性增加了。

表1 基线特征和血细胞计数

我是表头

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未来任何预防NPM1突变AML的计划的两个关键要求是：(1)能够稳健可靠地识别NPM1突变；(2)了解其在无明显白血病人群中的临床意义。在这项研究中，研究者还提供了原理验证，即在分析的200 453个WES数据集中，在AML发生前几个月，可以在健康个体的血液DNA中鉴定出NPM1突变，假阳性结果为0。此外，仅有的2例血液DNA中存在NPM1突变的个体相继发生AML，这是在健康个体血液中发现这些突变的重要意义。

相比之下，由U2AF1、SRSF2、TP53、IDH1和IDH2等基因突变驱动的“高风险”CH并不总是进展为髓系恶性肿瘤，或者仅在潜伏期更长后进展为髓系恶性肿瘤。

尽管如此，NPM1突变的罕见性和其鉴定与AML发病之间的短潜伏期使得人群筛查的前景显得不合理。事实上，在2006-2010年期间招募了200 453例年龄为38-72岁（中位年龄58岁）的UKBB受试者，其中261例受试者在2020年12月发生AML（发病率为每年10/10万，与该年龄组的预期一致）。尽管在这些病例中没有AML亚型的分子数据，但预计大约四分之一的病例是NPM1突变，在第1年达到4例。这与研究者只在其血液DNA的WES中鉴定出2个NPM1突变的个体很好地吻合，这两个个体都在6个月内发展为AML，并提出WES在AML诊断前6个月以上不太可能检测到NPM1突变。在此背景下，重要的是要考虑到用WES实现的测序深度非常浅。事实上，UKBB中NPM1的携带突变的最终外显子的覆盖深度仅为18x(95%CI，6-30x)，这样只能检测到NPM1突变细胞的大克隆。因此，深度靶向NPM1测序极有可能鉴定出疾病演变较早且可能仍处于白血病前期的克隆较小的个体。同时，在这里报道的两种情况下，AML都是在DNMT3A突变的CH大克隆的背景下产生的，提出有这样克隆的个体代表了一个高风险组，可以靶向定期的NPM1突变筛查。

研究结论

该研究表明，NPM1突变可以在AML发病前的健康个体血液中被强有力地识别，但也揭示了WES等浅层测序方法不可能在疾病进展的早期识别NPM1突变携带者，以促进预防性干预。未来预防、延缓或拦截这种AML亚型的努力将需要更敏感的方法能够在小的前白血病克隆中鉴定NPM1突变。这项研究结果表明，这样的努力可以集中在CH克隆较大的个体上，进而可以通过筛选其全血细胞计数结果有细微异常的个体来鉴定。然而，需要大型前瞻性研究来加强/完善筛选方法，并确定用于及时鉴定前白血病克隆的最佳方法，这反过来将使靶向干预的临床研究能够预防或延迟这种或其他类型的骨髓恶性肿瘤。

参考文献

Pedro M. Quiros, Muxin Gu, et al. NPM1 gene mutations can be confidently identified in blood DNA months before de novo AML onset. Blood Adv (2022) 6 (7): 2409–2413.

https://doi.org/10.1182/bloodadvances.2021005927

责任编辑：Jenny
排版编辑：Jenny