一种基于干细胞的流式细胞术检测预测伴有原始细胞增多的骨髓增生异常综合征患者移植后复发的前瞻性研究

《Transplantation and Cellular Therapy》：A stem cell-based flow cytometry assay to predict post-transplantation relapse in patients with myelodysplastic syndromes with excess blasts: a prospective study

摘要**背景**本研究旨在探讨基于髓系肿瘤干细胞（MDS-SC）的检测方法是否能够预测伴有过多原始细胞型骨髓增生异常综合征（MDS-EB）患者治疗后的复发和生存。**方法**本研究前瞻性纳入143例接受异基因移植的患者。采用单细胞蛋白质基因组学技术分析CD34? MDS亚群的特征。在诊断时和治疗后使用多参数流式细胞术（MFC）检测这些细胞。**结果**表型定义（PD）的CD34?CD38?cocktail?（CD56/CD22/CD11b/CD7/Tim-3/CLL-1）MDS-SC相比具有其他免疫表型的PD CD34?CD38? MDS-SC表现出更强的干性和静息状态。移植前PD CD34?CD38?cocktail? MDS-SC水平较高（≥0.1064%）可独立预测3年复发累积发生率（CIR，*P*<0.001）。未发现移植前基于传统MFC的MDS细胞与复发相关。移植后PD CD34?CD38?cocktail? MDS-SC阳性（≥0.0081%）的患者相比阴性患者的3年CIR更高（40.4% *vs.* 6.5%，*P*<0.001），无病生存期（DFS）更短（57.4% *vs*. 85.1%，*P*<0.001）。多因素分析显示，移植后PD CD34?CD38?cocktail? MDS-SC阳性可独立预测CIR（*P*<0.001）和DFS（*P*<0.001）。移植后传统MFC-MRD阳性的患者相比阴性患者的CIR更高（60.0% *vs.* 12.8%，*P*<0.001），DFS更短（40.0% *vs.* 80.2%，*P*<0.001）。与传统MFC方法相比，MDS-SC检测方法在MRD检测方面具有更高的敏感性和C指数。**结论**我们的数据表明，对于MDS-EB患者的预后预测，PD MDS-SC检测法相比传统MFC方法具有潜在优越性。## 引言骨髓增生异常综合征（MDS）是一种造血干细胞异质性克隆性疾病，表现为不同程序的血细胞减少和形态学异常，并有进展为白血病的风险。尽管MDS的治疗取得了进展，如奥拉西德尼布、维奈克拉、阿扎胞苷和依帕戈替尼等药物改善了临床疗效，但异基因干细胞移植（allo-SCT）目前仍是唯一治愈手段。然而，治疗后的复发仍然是导致不良预后和死亡的主要原因。目前，尽管治疗后微量残留病（MRD）尚未常规用于MDS患者的管理，但多项研究表明，MDS患者中MRD的早期检测有助于预测复发和采取预防性治疗，从而降低复发风险。多参数流式细胞术（MFC）、实时定量聚合酶链反应和下一代测序等技术已用于MDS残留病检测。MFC可定量表达白血病相关或区别于正常免疫表型的MDS细胞。然而，这种传统方法的检测限为0.1%至0.01%（10?3至10??）。此外，基于诊断时疾病负荷和MFC评估的MRD对MDS-EB患者复发的预测价值仍存在争议。因此，需要一种新的MDS肿瘤负荷和残留病评估方法。在急性髓系白血病（AML）领域，其他研究人员以及我们已证明白血病干细胞（LSCs）对诊断时白血病负荷和治疗后MRD对复发的预测价值。我们还证明，CD34?CD38?cocktail（CD7, CD11b, CD22, CD56, CD366或CD371）? LSC-based MRD检测方法在AML患者的预后预测方面相比传统MFC方法具有优越性，如更高的敏感性和更长的MRD阳性到复发的时间。目前，MDS干细胞（MDS-SCs）是否可以使用LSC免疫表型进行可靠评估仍有待确定。此外，MFC检测的MDS-SCs在评估诊断时疾病负荷和监测MRD以预测复发方面的临床价值尚未报道。关键在于，尚不清楚MDS-SC-based MRD检测方法在预测疾病复发方面是否比传统MFC方法具有更好的预后准确性。基于其他研究人员以及我们之前的研究，本研究调查了CD34? MDS细胞的单细胞转录组特征，以评估是否可以通过LSC免疫表型（CD7, CD11b, CD22, CD33, CD38, CD45RA, CD56, CD123, CD366或CD371）的表达来识别表型定义（PD）的MDS-SCs。我们进一步前瞻性检测了MDS-EB患者诊断时疾病负荷和治疗后残留病的PD MDS-SCs以预测复发，并探讨了在异基因移植模式下MDS-SC-based检测方法相比传统MFC方法的优势。我们的结果表明，PD CD34?CD38?cocktail? MDS细胞通过单细胞蛋白质基因组学技术表现出调控干性和自我更新的基因签名和信号通路。我们建立了PD CD34?CD38?cocktail? MDS-SC-based检测方法，用于评估诊断时疾病负荷和治疗后MRD以预测复发。此外，队列研究结果表明，与传统MFC方法相比，PD MDS-SC-based检测方法在治疗前疾病负荷评估和治疗后MRD检测中实现了10??的更高敏感性，以及更高的C指数和Youden指数值。## 章节片段### 材料与方法关于CD34?细胞分离、单细胞RNA测序（scRNA-seq）和scAb-seq数据分析、移植程序、定义、评估、临界值确定和终点的方法描述见补充数据。### CD34?CD38?cocktail? MDS-SCs表现出独特的基因表达和信号通路签名我们生成了CD34?CD38? MDS细胞的单细胞蛋白质基因组图谱，并聚为5个亚群。与健康对照相比，这些细胞过表达静息干细胞（QSC）基因（EGFL7、CD52）、自我更新调节因子（MLLT3、MSI2）、干性基因（LAPTM4B、EMP1）、增殖抑制因子（SPARC、CDKN1A）、抗凋亡基因（MCL1、BAX）和黏附基因（CXCL2），并上调了NF-κB、Notch和TNF-α通路。### 讨论与AML领域之前的研究一致，我们不仅鉴定出4个具有由MFC确定的干性和自我更新相关基因表达和信号通路列表的MDS-SC亚群，还证明了PD CD34?CD38?cocktail? MDS-SCs相比PD CD34?CD38?CD123?、PD CD34?CD38?CD33?或PD CD34?CD38?CD45RA? MDS-SC亚群具有更高的干性和自我更新相关基因和信号通路的表达。最令人印象深刻的发现是……### 贡献研究设计：Y.-J.C.和X.-Y.Z；数据收集：Y.-J.C.、H.-B.C.、Y.-W.L.和W.-B.W；数据分析：Y.-J.C.、W.-B.W.、X.-Y.Z.、Y.-W.L.和H.-B.C；手稿起草：Y.-J.C.、W.-B.W.、X.-Y.Z.、Y.-W.L.和H.-B.C；所有作者均对数据解释、手稿准备和最终版本批准作出了贡献。### 资助本研究部分由以下基金支持：北京市科学技术委员会（Z221100007422008；Z181100009618032）、国家自然科学基金委员会（项目编号：81930004）、国家重点研发计划（编号：2022YFA1103300）、国家自然科学基金重大项目（编号：82293630）。### 数据和材料的可获得性支持本文结论的数据集可在GSA（https://ngdc.cncb.ac.cn/gsa/）获取，登录号为HRA010966。### 补充材料列表图S1至S15为多张补充图片；表S1至S13为多张补充表格；数据文件S1为补充数据。### 利益冲突声明作者声明无利益冲突。### 致谢我们衷心感谢Francesco Buccisano教授在本文撰写过程中提出的宝贵意见和建议。感谢所有参与这些研究的教职人员。我们还要感谢美国学术期刊服务公司（www.aje.com）在编辑本手稿方面提供的帮助。---Wei-Bing Wu|Ya-Wen Luo|Si-Qi Li|Lan-Ping Xu|Yu Wang|Xiao-Hui Zhang|Yu-Qian Sun|Meng Lv|Fei-Fei Tang|Xiao-Dong Mo|Xiao-Su Zhao|Kai-Yan Liu|Xiao-Jun Huang|He-Bing Chen|Xiang-Yu Zhao|Ying-Jun Chang北京大学人民医院 & 北京大学血液病研究所，国家血液病临床医学研究中心，北京血液恶性肿瘤细胞与基因治疗重点实验室，中国北京市西城区西直门南大街11号，邮编100044。