项目文章丨国内首篇OGM血液肿瘤英文文章见刊!OGM检测46例儿童急淋白血病并发现未被报道的可能与临床相关的融合基因

2022年12月21日,国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院王天有、李志刚、张瑞东教授团队在MDPI Cancers上发表了以“Optical Genome Mapping for Comprehensive Assessment of  Chromosomal Aberrations and Discovery of New Fusion Genes in Pediatric B-Acute Lymphoblastic Leukemia”为题的研究文章,这是国内科学家发表的首篇使用OGM光学图谱技术检测血液肿瘤遗传学改变的英文文章。希望组提供Bionano测序和组装服务。

OGM检测 vs 传统检测方法(Karyotype+RT-PCR/FISH)对比

该研究纳入了2019年6月到2020年6月北京儿童医院血液肿瘤中心的46例儿童B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)的初诊病例, 依据CCLG-ALL2008方案划分为低危组(12例),中危组(24例)和高危组(10例)。对骨髓穿刺样本行核型,FISH, RT-PCR和OGM检测和数据结果分析解读。

46例儿童B-ALL样本均具有FISH/反转录PCR检测结果,45例具有核型G-显带结果。46例样本平均收集的OGM有效数据深度为420.5X.

传统方法检出非整倍体18例,核型正常17例。OGM检出非整倍体22例, 无明显染色体异常13例,OGM额外检出4例患者(case 41,97,101,109)超二倍体。汇总表格如下:注:在3个case中OGM未检出位于X染色体PAR区域的P2RY8::CRLF2融合,可能源于其VAF小于5%的检测下限,预计可在后续算法软件提升中解决该问题。

OGM单独检出而传统方法未检出异常

OGM单独检出而传统检测方法未检出的与B-ALL相关的染色体异常病例为11/46例,包含t(9;9)(p24.1;p21.2) JAK2::TEK,t(12;12)(p13.31;p13.2) ZNF384::ETV6等基因融合的检出。

下图B中展示了OGM检出case103的t(12;16;21)三重易位,而核型显示为无异常,RT-PCR仅检出了ETV6::RUNX1融合,OGM额外检出t(12;16)ETV6::DPEP1、t(16;21)SPG7::RUNX融合。

Case 66中,OGM和核型均检出了t(11;22)(q23;q11)和t(13;19)(q14;p13),RT PCR/FISH未报告融合,OGM进一步明确了上述易位造成的已见报道的FLI1::EWSR1和未见报道的 TMEM272::KDM4B基因融合。详见下图D,E,F.

OGM识别出marker染色体,纠正了核型断裂点

在6例核型失败或G-显带无法明确染色体变异断裂点或存在marker染色体的病例中,OGM明确了该变异和marker染色体来源。如下图case 47,OGM明确了chr1上的染色体异常。

iAMP21是儿童BCP-ALL中一个独特的细胞遗传学变异,发生率约2%。标准治疗条件下预后不良。目前金标准检测方法为特异性FISH探针检测单个细胞中RUNX1信号为正常的5倍及5倍以上。OGM在case 48中检出iAMP21,与FISH检测结果一致,且检出其chr21具有染色体碎裂现象。详见下图。

OGM检出未见报道的可能与白血病相关的融合基因
OGM检出了如下5个可能与白血病相关的基因融合事件,分别是 PSPC1::ZMYM2 (deletion), SH2B3::ATXN2(deletion), LMNB1::PPP2R2B (deletion), CWH43::TPTE and TMEM272::KDM4B (inter-chromosomal translocation),且被WGS数据在DNA水平得到验证。其中2个基因融合可转录成mRNA。

OGM检出case 46中chr6存在20Mb缺失,造成LMNB1::PPP2R2B 融合,保留了LMNB1基因的启动子和exons1-2, 而PPP2R2B基因保留了启动子和exons1-6,详见下图。

PPP2R2B基因是一个强效抑癌基因,在抗肿瘤免疫反应中发挥重要作用。LMNB1基因下调后,造成缺陷性DNA损伤修复而导致基因组不稳定性。该缺失造成的LMNB1::PPP2R2B融合可能导致2个基因的蛋白表达下调,可能与白血病发生有关。

另外,OGM在case 66中检出由t(13;19)造成的TMEM272::KDM4B 融合,断裂点分别位于TMEM272基因的intron2和KDM4B基因的intron1上,融合方式见下图,导致KDM4B基因的mRNA水平比其他初诊患者高1.69倍。

在多项研究报道中,KDM4B基因在乳腺癌、肠癌、卵巢癌、肺癌、胃癌和前列腺癌中过表达,导致H3K9me3去甲基化,影响信号通路后续表达并导致基因组不稳定性而引发肿瘤。KDM4B基因在ALL和其他血液肿瘤中的功能仍待深入研究验证。
讨论和总结
在46例儿童B-ALL患者的检测中,OGM可检出大多数临床相关的染色体异常,在检测复杂染色体异常和纠正识别复杂核型方面具有很强的能力。另外,OGM检出了多个可能与临床相关的未见报道的融合基因。该研究显示OGM是十分高效的检测白血病患者染色体异常的工具,所发现的未见报道的异常可能对于危险度分层和白血病发病机理研究具有重要意义。

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