整合全基因组与转录组测序在儿童急性髓系白血病精准诊断与风险分层中的临床实践与价值

【推荐语】为解决传统方法（细胞遗传学、靶向NGS panel）在儿童AML（急性髓系白血病）分子分型中漏检罕见/复杂遗传异常的局限，圣犹达儿童研究医院团队开展了一项整合全基因组与转录组测序（iWGS-WTS）的临床研究。结果表明，iWGS-WTS可显著提升驱动变异（如FLT3-ITD、KMT2A-PTD、增强子劫持事件）的检出率，优化疾病分类与风险分层，为儿科AML提供更高效、精准的一站式诊断方案。该研究发表于《Leukemia》，为临床推广多组学整合检测提供了坚实证据。

　　

急性髓系白血病（AML）是儿童血液系统恶性肿瘤中致死率最高的类型，尽管仅占儿童白血病的20%，但其异质性强、预后差异大。传统的诊断依赖细胞遗传学分析和靶向测序 panel，但这些方法存在明显局限：无法全面捕捉罕见重现性遗传变异、复杂结构重排（如增强子劫持事件），以及小片段拷贝数变异（CNV）。尤其儿童AML的遗传特征与成人存在显著差异，不断有新发现的驱动基因变异（如KMT2A-PTD、CEBPA双等位基因突变等）被证实具有重要预后价值。因此，临床亟需一种更全面、无偏倚的高通量检测策略，以实现精准分型和风险分层。

为此，圣犹达儿童研究医院（St. Jude Children's Research Hospital）的Rebecca K. Voss、Victor B. Pastor Loyola及团队在《Leukemia》发表了一项临床研究，系统性评估了整合全基因组测序（WGS）与全转录组测序（WTS）（简称iWGS-WTS）在儿童和青少年AML诊断与风险评估中的实际应用效果。该研究纳入153例患者，同步对比了WGS、WES（全外显子组测序）、WTS、靶向NGS panel及传统细胞遗传学的检测结果，证实iWGS-WTS不仅提升了对关键驱动事件的检出能力，还简化了临床检测流程，避免了多次采样。

研究主要采用以下关键技术方法：对153例来自圣犹达医院的儿童/青少年AML患者（包括原发、治疗后及复发案例）进行配对肿瘤-胚系样本采集，基于CLIA认证实验室开展WGS（平均测序深度61.5×）、WES、WTS和靶向panel测序（75基因），并整合生物信息学分析体系（如CREST算法检测结构变异、表达聚类分析等），与传统细胞遗传学、FISH及PCR验证结果进行对比。

Characteristics of the cohort and sequencing performance

研究队列中位年龄11岁，男女比例接近，样本中位原始细胞占比63%。测序数据质量整体稳定，覆盖深度与变异等位基因频率（VAF）无显著相关性，为后续分析奠定基础。

Comprehensive tumor genomic and transcriptomic profiling and comparison between NGS platforms

• •
  在单核苷酸变异/小插入缺失（SNV/Indel）检测中，iWGS-WTS共报告330个体细胞致病/可能致病（P/LP）变异，其中96%的VAF≥5%变异与WES结果高度一致（相关系数r=0.9）。靶向panel与WGS在VAF估计上也呈现良好相关性（r=0.77），但WGS额外检出多个WES和panel漏检的复杂Indel。
• •
  在FLT3基因内部串联重复（ITD）检测中，WGS与WTS互补：15例患者ITD在双平台均获支持，10例仅WTS证据明确，1例需PCR验证确认。
• •
  在拷贝数变异分析中，WGS检出42个致病性局灶CNV（<5 Mb），其中15个小于50 kb（包括CBL缺失、KMT2A-PTD等），这些微小变异通常被常规细胞遗传学或芯片技术漏检。此外，WGS还识别出163处大尺度CNV（LS-CNV, ≥5 Mb）和18例大片段纯合缺失（cnLOH）。
• •
  在基因融合/结构重排检测中，WGS提示106个AML相关致癌融合，WTS独立验证了其中94个（98%），无假阳性。值得注意的是，WGS发现的10例增强子劫持事件（涉及MECOM、HOXA、BCL11B等）仅1例经WTS检出嵌合转录本，但其余病例均显示致癌基因高表达，支持增强子重排机制。例如，6例MECOM重排虽无融合转录本，但均存在MECOM过度表达，印证了既往报道的增强子劫持模型。
  

Comparing the iWGS-WTS approach to conventional cytogenetics

• •
  在驱动融合检测方面，iWGS-WTS检出90例已知/潜在AML驱动融合，其中细胞遗传学仅检出71例（79%）。漏检的19例多属罕见或隐匿性重排（如CBFB::MYH11、RBM15::MRTFA、KMT2A::MLLT10）。
• •
  在复杂核型解析方面，iWGS-WTS在9例细胞遗传学判定“复杂核型但无诊断信息”的病例中，7例识别出明确驱动变异（如KMT2A::ELL、NUP98::KDM5A、双等位TP53突变），另2例发现CDK6::HOXA13融合和TEC::MLLT10融合。
• •
  在大尺度CNV检测方面，WGS与细胞遗传学总体一致率约77%，但WGS额外检出15个LS-CNV（包括4个10–20 Mb小片段缺失），且对AML-MR（髓系肿瘤相关）定义性细胞遗传学异常的检出一致率达90%。
  

Molecular diagnosis and classification through integrated genomic and transcriptomic profiling

iWGS-WTS最终将97.4%的病例分至明确分子亚型，包括86例融合定义型、26例突变定义型、21例新近提议亚型（如CBFB-GDXY插入、UBTF-TD等），以及5例AML-MR。此外，协同遗传事件分析揭示30%的附加变异具临床意义（如5q/13q缺失提示NPM1突变患者预后不良）。

研究结论与讨论部分强调，iWGS-WTS通过多组学整合解决了传统诊断的三大痛点：一、提升了对低VAF变异、复杂Indel、隐匿性融合及增强子劫持事件的敏感性；二、凭借WGS高分辨率解析了常规细胞遗传学难以判读的复杂核型与微小CNV；三、通过WTS提供的等位基因特异性表达、全局表达谱等证据，强化了对变异致病性的解读。尽管WGS在检测低于30–40%细胞比例的亚克隆数值异常时存在局限，但本研究未漏检任何具临床意义的亚克隆事件。此外，团队开发了分阶段报告流程：7天内报告主要驱动变异，14天内完成罕见融合验证，21天内出具全肿瘤-胚系综合报告，完美契合临床决策时效性需求。该方案不仅减少多次检测的样本消耗与成本，还支持通过生物信息更新快速纳入新标志物，未来有望成为儿童AML乃至其他儿科癌症的标准化诊断工具。