2014年05月21日

纳米孔测序在临床血液学中的应用

  Schuh教授领导了30多项白血病早期和晚期临床试验,改变了英国和全球患者的临床实践。她是英国血液学恶性肿瘤的基因组学的领导者之一,并在过去五年中撰写或合著了80多篇同行评审的出版物。

  血癌是世界上第五大最常见的癌症,常发生在年轻人中。目前10种最有利可图的抗癌药物中,有6种用于治疗血液系统恶性肿瘤。据分析,到2025年,血癌药物的市场规模将达到556亿美元。

  血液病一直是医学,特别是遗传学领域创新和新发现的。从白血病和淋巴瘤中的靶向小到遗传性血液病的基因治疗,对于越来越多的血液病患者来说,精准医学正在逐渐成为现实。

  血癌的诊断涉及显微镜诊断和基于DNA分析的精确诊断。但精确诊断并不总是仅仅确定简单的碱基对变化,精确诊断需要从通常很小的患者样本中检测所有不同类型的突变。在血癌的风险分级中,需要对多种基因组异常进行分析,其中包括:单核苷酸位点变异(SNV),染色体获得和损失、易位等。2018年英国公共卫生署(NHS)癌症测试目录包含的605项个体测试中,其中177项用于血癌。癌症的分类与诊断和预后也愈发相关。

  在以BCR-ABL基因融合为特征的慢性粒细胞白血病中,精准医疗已经助力提高长期存活率。在急性髓性白血病中,过去50年里患者期的提高来自于更好的患者分层治疗,以及治疗期间的支持治疗。我们日益增长的对疾病病程中基因融合、获得性单核苷酸位点变异,以及复杂的染色体异常的理解,已经提高了我们对AML预后的理解,并且已经在帮助未来治疗的指导途径。

  Anna教授指出,当前的问题在于目前认可的技术不足以应对这种测试需求。在慢性淋巴细胞白血病(CLL)中,显微镜检查不适用于精准医学,许多常规单基因测定缺乏灵敏度、速度和精确度。使用短读长进行的肿瘤全基因组测序(WGS)和生殖系配对虽然有可能基因组中所有类型的不同突变并在全局进行测量,但它受到小片段、以及对大型且昂贵的设备需求的。

  Anna介绍了另一种专门用于诊断研究的方法,该方法将靶向深度测序和错误校正的MinION浅层全基因组测序相结合。Oxford Nanopore的技术在全基因组测序(WGS)的进步能够在同一次运行中检测SNV和大规模的异常。使用便携式MinION测序平台,扩增子和浅WGS文库可以组合在同一个测序芯片上测序,可以同时检测IgHV状态、TP53突变、缺失(17p)检测和其他结构变体。“我们都太喜欢它了”,Anna说,“因为纳米孔测序有快速的周转时间,我们不需要依赖中心化的测序服务”。安娜还说,这种方法和它的衍生方法可以全面应用于血液学,并且可以用于中低收入水平的国家。

  Anna接下来介绍了镰状细胞病,它是一种全世界最常见的单基因病。该病可以使用蛋白质技术进行鉴定,然而在大于6个月的儿童中具有约10%的失败率,需要进行二次确认。Anna提出的解决方案是使用MinION平台检测HBA1、HBA2和HBB血红蛋白基因中的突变和/或缺失。这是一种结合快速、简单文库制备和云分析流程的方案。使用CRISPR/Cas9检测HBA1、HBA2和HBB基因座中的靶向突变,并在MinION和Flongle芯片上进行测序。通过进行靶向测序,目标区域的测序深度得到了极大地丰富。

  Anna认为,血浆游离DNA的测序在临床研究中也具有很大的潜力,可用来精确定量胎儿等位基因组分数,从而减少对侵入性产前检测的需求。这已经被用在临床中进行21三体综合症的诊断,首要目标是使用游离DNA进行癌症诊断。她描述了在儿童中人类疱疹病毒第四型(EBV)驱动的淋巴瘤病例。这些淋巴瘤是由早期EBV感染和于疟疾引起的。在中低收入国家,目前有 90%的儿童死于癌症。相比之下,高收入国家的治愈率为90%。导致治疗失败的主要原因源于缺乏专业人员确定诊断。

  Anna说,纳米孔测序技术的便携性,易用性和低成本使它可被应用于通过体液活检来检测外周血中淋巴瘤性突变。纳米孔测序平台有可能在中低收入国家产生重大影响。返回搜狐,查看更多