单细胞分辨率解析核心结合因子急性髓系白血病肿瘤内异质性与克隆演化

《Experimental Hematology & Oncology》：Resolving intra-tumor heterogeneity and clonal evolution of core-binding factor acute myeloid leukemia patients with single-cell resolution

本研究针对核心结合因子急性髓系白血病(CBF AML)的肿瘤内异质性和克隆演化难题，通过整合单细胞DNA测序(scDNA-seq)与批量测序技术，开发了系统分析框架。研究人员在8例患者中构建了包含体细胞突变、拷贝数变异(SCNAs)和融合基因的肿瘤系统发育树，首次在单细胞水平证实CBF融合基因为白血病发生的最早期事件，并在完全缓解(CR)样本中检测到残留肿瘤细胞(0.16%-1.54%)。该研究为靶向治疗时代提高药物选择精准度提供了重要理论依据。

　　

在血液肿瘤研究领域，核心结合因子急性髓系白血病(CBF AML)一直被视为具有相对较好预后的亚型，但临床上仍有部分患者出现耐药复发。这种治疗失败的背后，隐藏着肿瘤内异质性(ITH)这一关键生物学特征——就像一片森林中生长着不同基因特征的树木，某些隐蔽的"耐药克隆"可能在化疗压力下幸存并导致疾病复发。传统批量测序技术只能提供肿瘤细胞的"平均信号"，难以捕捉稀有亚克隆的动态变化。正是为了解决这一技术瓶颈，Hablesreiter等研究人员在《Experimental Hematology & Oncology》上发表了突破性研究成果。

本研究创新性地建立了整合批量与单细胞DNA测序(scDNA-seq)的分析流程。技术方法主要包括：对9例CBF AML患者（2例t(8;21)，7例inv(16)）的24个样本（诊断9例、完全缓解7例、复发8例）进行全外显子测序(WES)、纳米孔测序和靶向scDNA-seq；开发两步法将拷贝数变异(SCNAs)整合至COMPASS软件推断的系统发育树；使用覆盖患者特异性变异的面板进行单细胞测序（中位数4103细胞/样本）；通过无限位点模型追踪克隆演化。

肿瘤系统发育重建

研究人员成功构建了8例患者诊断时的肿瘤系统发育树，平均识别出5.6个AML克隆/患者。关键发现表明CBFB::MYH11融合在6例inv(16)患者中均属于奠基克隆，而RUNX1::RUNX1T1在t(8;21)患者中为早期获得事件。值得注意的是，在两名t(8;21)患者中发现了极少数细胞（患者01：14个诊断细胞）在易位发生前已携带突变，这些早期克隆包含ZBTB17、ARV1等非经典AML驱动基因突变，表明白血病发生真正由RUNX1::RUNX1T1融合启动。

缓解期微小残留病灶检测

通过scDNA-seq在6例分子学缓解患者中检测到残留肿瘤细胞（4-35个细胞，占比0.16%-1.54%）。在148个携带变异/融合的细胞中，仅6个细胞检测到CBF融合基因，而101个细胞携带的诊断期变异在复发时仍存在。这表明并行检测多种患者特异性遗传异常显著提高了微小残留病灶(MRD)检测灵敏度，优于单独靶向CBF融合基因的策略。

克隆演化模式分析

对3例纵向样本的分析揭示了CBF AML的克隆演化规律：患者01复发时丢失了诊断晚期出现的FLT3 D835克隆；患者02获得了新的WT1突变同时丢失诊断期特定分支；患者05复发时获得8个新变异/亚克隆。三例患者共同特征是奠基克隆和早期事件在诊断与复发间保持稳定，表明疾病起始事件未被完全清除。

该研究通过高分辨率单细胞分析揭示了CBF AML的进化奥秘，建立了SCNAs整合至系统发育树的新方法，突破了传统批量测序的技术局限。虽然研究样本量有限，但其技术路线为临床靶向治疗提供了重要框架——通过筛查治疗靶点和驱动基因确定突变获得顺序，有望在靶向治疗时代实现更精准的药物选择策略。这项工作不仅深化了对白血病发生机制的理解，更为MRD检测和复发预警提供了新的技术视角。