膠質(zhì)瘤是一組具有星形細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞及室管膜細(xì)胞表型特征的神經(jīng)上皮腫瘤總稱,是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的原發(fā)性腫瘤,WHO第5版中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類發(fā)布以來(lái),分子檢測(cè)已成為病理整合診斷不可或缺的組成內(nèi)容。但目前膠質(zhì)瘤分子病理指標(biāo)和檢測(cè)規(guī)范尚無(wú)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。中華醫(yī)學(xué)會(huì)病理學(xué)分會(huì)腦神經(jīng)病理學(xué)組結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),就重要分子指標(biāo)、診斷流程、技術(shù)優(yōu)劣及檢測(cè)路徑進(jìn)行討論,討論形成膠質(zhì)瘤分子病理診斷的13條專家共識(shí),為規(guī)范合理地開展膠質(zhì)瘤分子檢測(cè)提供參考,更加適合中國(guó)臨床實(shí)踐。
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驅(qū)動(dòng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤發(fā)病機(jī)制的基因改變
一、膠質(zhì)瘤中具有診斷價(jià)值的基因和染色體改變
主要為:IDH1/2 基因突變、染色體1p/19q共缺失、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(telomerase reverse transcriptase,TERT)基因啟動(dòng)子突變、CDKN2A/2B基因純合性缺失、表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)基因變異、ATRX基因變異、全第7號(hào)染色體獲得/全第10號(hào)染色體丟失、MYB或MYBL1基因變異、BRAF基因變異、FGFR1/2/3基因變異、H3 K27突變、H3 G34突變、受體酪氨酸激酶(RTK)家族基因融合、PRKCA基因變異、MN1基因變異、TP53基因突變、ZFTA基因融合、YAP1基因融合、MGMT基因啟動(dòng)子甲基化
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膠質(zhì)瘤的臨床和分子分級(jí)
具體的內(nèi)容可以點(diǎn)擊查看上一篇推文:
二、整合病理診斷流程圖
成人型彌漫性膠質(zhì)瘤、兒童型彌漫性膠質(zhì)瘤、局限性星形細(xì)胞膠質(zhì)瘤及室管膜腫瘤整合病理診斷的推薦流程分別如圖1~4所示。
圖1成人型彌漫性膠質(zhì)瘤整合病理診斷流程
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圖2 兒童型彌漫性膠質(zhì)瘤整合病理診斷流程
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圖3 局限性星形細(xì)胞膠質(zhì)瘤整合病理診斷流程
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圖4 室管膜腫瘤整合病理診斷流程
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三、膠質(zhì)瘤分子檢測(cè)試劑的規(guī)范化管理
基于《體外診斷試劑分類規(guī)則》及《體外診斷試劑注冊(cè)與備案管理辦法》相關(guān)規(guī)定,分子檢測(cè)技術(shù)所使用的試劑應(yīng)按照體外診斷試劑(in vitro diagnostic reagent)在市級(jí)藥品監(jiān)督管理部門進(jìn)行備案管理,或由國(guó)家藥品監(jiān)督管理局(National Medical Products Administration,NMPA)審查進(jìn)行注冊(cè)管理。目前國(guó)內(nèi)免疫組織化學(xué)抗體、FISH探針及IDH1/TERT/BRAF基因突變檢測(cè)試劑具備備案證或注冊(cè)證,其余檢測(cè)技術(shù)如二代測(cè)序、DNA甲基化譜尚無(wú)獲證產(chǎn)品。
共識(shí)1:按照國(guó)家醫(yī)療器械管理規(guī)定,分子檢測(cè)項(xiàng)目應(yīng)優(yōu)先使用具有醫(yī)療器械注冊(cè)證或進(jìn)行備案的試劑。在國(guó)內(nèi)尚無(wú)同品種產(chǎn)品上市的體外診斷試劑時(shí),可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室自建項(xiàng)目(LDT)在本單位由醫(yī)師指導(dǎo)下開展(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
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表1 膠質(zhì)瘤常用的分子檢測(cè)指標(biāo)
注:a各分子檢測(cè)指標(biāo)的詳細(xì)內(nèi)容以2021年中樞神經(jīng)系統(tǒng)瘤WHO分類第5版的相應(yīng)描述為準(zhǔn)
四、膠質(zhì)瘤分子檢測(cè)的常用技術(shù)
1. 免疫組織化學(xué)標(biāo)記技術(shù)
Part.1
免疫組織化學(xué)通過(guò)GFAP、Olig2等抗體組合,對(duì)于確定腫瘤起源具有重要意義;一些檢測(cè)關(guān)鍵突變蛋白的抗體(如IDH1 R132H、BRAF V600E、H3 K27M、H3 G34R、H3 G34V等)對(duì)特定腫瘤類型的診斷具有關(guān)鍵提示作用。一些基因突變或融合可使其編碼蛋白表達(dá)缺失(ATRX陰性)、異常蓄積(p53強(qiáng)陽(yáng)性)、甲基化障礙(H3 K27me3陰性)或過(guò)表達(dá)(p65陽(yáng)性),可作為分型診斷的重要或輔助標(biāo)準(zhǔn)之一。應(yīng)注意設(shè)置陽(yáng)性和陰性對(duì)照,可借助內(nèi)皮細(xì)胞等作為內(nèi)部陽(yáng)性對(duì)照。突變型抗體的陰性結(jié)果需要考慮到非經(jīng)典突變的可能。當(dāng)出現(xiàn)免疫組織化學(xué)指標(biāo)不典型時(shí)(H3K27me3瘤內(nèi)異質(zhì)性、GFAP/Olig2表達(dá)缺失等),需要注意結(jié)合其他技術(shù)綜合評(píng)估。
共識(shí)2:特異性抗體組合可用于初篩,目前除組織學(xué)特征+IDH1 R132H突變抗體檢測(cè)陽(yáng)性可直接診斷成人型IDH1突變型彌漫性膠質(zhì)瘤外(同時(shí)有ATRX表達(dá)缺失診斷更可靠),其他特征性指標(biāo)建議結(jié)合其他分子檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步復(fù)核(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
2. 熒光聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)
Part.1
在熒光聚合酶鏈反應(yīng)(fluorescent polymerase chain reaction,FPCR)技術(shù)中,目前在膠質(zhì)瘤應(yīng)用比較廣泛的主要是檢測(cè)已知突變位點(diǎn)的擴(kuò)增阻滯突變系統(tǒng)PCR(amplification refractory mutation system PCR,ARMS-PCR)和檢測(cè)甲基化狀態(tài)的定量甲基化特異性PCR(quantitative methylation specific PCR)。其檢測(cè)靈敏度好,適用于多數(shù)機(jī)構(gòu)開展,可用于部分免疫組織化學(xué)結(jié)果的驗(yàn)證。但應(yīng)注意PCR技術(shù)可能存在漏檢罕見位點(diǎn)的可能,如IDH1的其他突變形式及IDH2突變,注意結(jié)合其他指標(biāo)綜合診斷。MGMT基因啟動(dòng)子甲基化是應(yīng)用替莫唑胺的伴隨診斷標(biāo)志物,建議優(yōu)先使用具有三類醫(yī)療器械注冊(cè)證的檢測(cè)試劑盒進(jìn)行檢測(cè)以指導(dǎo)臨床決策。
共識(shí)3:基于PCR技術(shù)的檢測(cè)平臺(tái)建議用于具有明確熱點(diǎn)突變的基因(IDH1/IDH2/TERT/BRAF)和MGMT啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)的檢測(cè),優(yōu)先使用獲NMPA批準(zhǔn)的試劑盒進(jìn)行檢測(cè)(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
3. FISH技術(shù)
Part.1
FISH通過(guò)將熒光素標(biāo)記的核酸探針與待測(cè)組織切片中核酸序列雜交,在熒光顯微鏡下進(jìn)行相對(duì)定量及定位觀察,可以用于基因擴(kuò)增、缺失、斷裂的判斷,也可用于粗略評(píng)估染色體臂狀態(tài)。雖然檢測(cè)指標(biāo)單一,但時(shí)效性較好,是分子病理最常用的技術(shù)之一。
共識(shí)4:基于FISH平臺(tái)的染色體1p/19q共缺失、EGFR基因擴(kuò)增、CDKN2A/2B基因純合性缺失、BRAF基因融合檢測(cè)可用于輔助病理診斷和WHO級(jí)別的判斷。但應(yīng)注意熒光探針的局限性,與組織病理特征不符時(shí)應(yīng)使用其他平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
4. Sanger測(cè)序技術(shù)
Part.1
Sanger測(cè)序即一代測(cè)序,是一種經(jīng)典的測(cè)序技術(shù),利用標(biāo)記的ddNTP(雙脫氧三磷酸核苷)中斷DNA延長(zhǎng),通過(guò)毛細(xì)管電泳確定堿基序列。通過(guò)不同的引物,可以靈活檢測(cè)感興趣的核酸序列,并且確定具體突變序列。同時(shí)對(duì)于二代測(cè)序發(fā)現(xiàn)的致病性種系變異,基于Sanger測(cè)序的家系驗(yàn)證也是較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的檢測(cè)策略。
共識(shí)5:Sanger測(cè)序技術(shù)可用于IDH1/2、TERT、BRAF等基因熱點(diǎn)區(qū)域突變檢測(cè)及免疫組織化學(xué)結(jié)果復(fù)核,應(yīng)注意腫瘤細(xì)胞比例較低導(dǎo)致的假陰性(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
5. 下一代測(cè)序技術(shù)
Part.1
通常稱二代測(cè)序技術(shù),也稱為高通量測(cè)序技術(shù),可以一次性檢測(cè)多個(gè)樣本的多種基因變異。基于DNA的二代測(cè)序常用于單核苷酸變異(SNV)及小片段插入/缺失(Indels)的檢測(cè),也可以通過(guò)覆蓋融合變異的斷裂點(diǎn)區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)融合變異的檢測(cè);基因的拷貝數(shù)變異可以基于生物信息分析算法進(jìn)行判斷,通過(guò)增加染色體骨架探針覆蓋,對(duì)染色體層面的變異(如染色體1p/19q共缺失、全第7號(hào)染色體獲得、全第10號(hào)染色體缺失等)也可以進(jìn)行較為準(zhǔn)確地評(píng)估,同時(shí)還可發(fā)現(xiàn)重要基因的雙等位(biallelic)狀態(tài);單腫瘤樣本借助生物信息分析算法可以評(píng)估潛在的致病性/可能致病性種系變異。
共識(shí)6:基于DNA二代測(cè)序技術(shù)可以檢測(cè)膠質(zhì)瘤相關(guān)驅(qū)動(dòng)性基因變異、基因拷貝數(shù)變異及染色體狀態(tài);基于RNA二代測(cè)序檢測(cè)對(duì)于融合變異檢出效能更高;DNA+RNA聯(lián)合檢測(cè)需要至少覆蓋WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類中所涉及的體系/種系驅(qū)動(dòng)性基因變異、融合、染色體及微衛(wèi)星不穩(wěn)定性狀態(tài)(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
6. DNA甲基化譜技術(shù)
Part.1
DNA甲基化譜技術(shù)是通過(guò)DNA甲基化芯片檢測(cè)待測(cè)樣本中90萬(wàn)個(gè)以上的甲基化位點(diǎn)狀態(tài),再使用隨機(jī)森林或t-SNE(t-distributed Stochastic Neighbor Embedding)聚類等機(jī)器學(xué)習(xí)算法,評(píng)估該樣本與既往明確病理診斷樣本在DNA甲基化譜上的相似性。在本共識(shí)所納入的27種膠質(zhì)瘤中,除了青少年多形性低級(jí)別神經(jīng)上皮腫瘤、具有MAPK通路變異的兒童型彌漫性低級(jí)別膠質(zhì)瘤等少數(shù)腫瘤分類外,多數(shù)腫瘤分類將DNA甲基化譜特征納入必要或理想診斷標(biāo)準(zhǔn)。
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腫瘤早篩甲基化檢測(cè)流程
DNA甲基化譜同時(shí)可以評(píng)估染色體和特定基因的拷貝數(shù)變異及MGMT基因啟動(dòng)子的甲基化狀態(tài),對(duì)于特定融合變異(如BRAF-KIAA1549、FGFR3-TACC3等)具有一定提示作用。腫瘤細(xì)胞比例對(duì)DNA甲基化譜分類的準(zhǔn)確性影響較大,推薦腫瘤細(xì)胞比例需大于70%(發(fā)生錯(cuò)誤分類概率較低);瘤組織中存在大量炎性細(xì)胞成分和低級(jí)別膠質(zhì)瘤較易出現(xiàn)錯(cuò)誤分類;對(duì)于修正評(píng)分(隨機(jī)森林法)小于0.9及與參考集未完全重疊(t-SNE)的病例應(yīng)謹(jǐn)慎診斷。
共識(shí)7:DNA甲基化譜技術(shù)是大多數(shù)膠質(zhì)瘤分類的必要或理想診斷標(biāo)準(zhǔn),可同時(shí)進(jìn)行基因及染色體拷貝數(shù)變異評(píng)估,應(yīng)由熟悉DNA甲基化譜技術(shù)的病理醫(yī)師結(jié)合組織學(xué)特征和/或分子信息對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
五、膠質(zhì)瘤分子檢測(cè)推薦路徑
在檢測(cè)平臺(tái)完備的機(jī)構(gòu)推薦使用免疫組織化學(xué)套餐進(jìn)行初篩,對(duì)于有提示診斷方向的陽(yáng)性指標(biāo),或考慮成人型彌漫性膠質(zhì)瘤患者,進(jìn)一步利用常規(guī)分子病理平臺(tái)(PCR/FISH/Sanger測(cè)序)進(jìn)行復(fù)驗(yàn);對(duì)于初篩無(wú)提示診斷,可以通過(guò)二代測(cè)序或者DNA甲基化譜技術(shù)進(jìn)一步明確診斷。二代測(cè)序應(yīng)優(yōu)先應(yīng)用于未將DNA甲基化譜納入診斷標(biāo)準(zhǔn)的腫瘤(如青少年多形性低級(jí)別神經(jīng)上皮腫瘤)及具有潛在靶向治療機(jī)會(huì)的腫瘤(如嬰兒型大腦半球膠質(zhì)瘤);DNA甲基化譜技術(shù)應(yīng)優(yōu)先用于將DNA甲基化譜特征納入必要診斷標(biāo)準(zhǔn)的腫瘤分類;對(duì)于依舊無(wú)法明確診斷的特殊疑難病例可使用另一種方法驗(yàn)證。
共識(shí)8:優(yōu)先使用免疫組織化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行初篩,再結(jié)合患者年齡、腫瘤部位、組織學(xué)形態(tài)、免疫組織化學(xué)指標(biāo),有診斷方向的優(yōu)先使用常規(guī)分子病理平臺(tái)進(jìn)行復(fù)驗(yàn),綜合選用二代測(cè)序或DNA甲基化譜技術(shù)進(jìn)一步明確,對(duì)于疑難病例有條件單位可進(jìn)行二代測(cè)序+DNA甲基化譜聯(lián)合檢測(cè)(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
六、臨床實(shí)踐中的注意事項(xiàng)
1. 腫瘤細(xì)胞比例評(píng)估
不同的檢測(cè)方法對(duì)基因突變頻率的靈敏度不同,故不同的檢測(cè)方法要求的腫瘤細(xì)胞比例也有所不同。對(duì)于PCR及二代測(cè)序,推薦腫瘤細(xì)胞占比≥20%;Sanger測(cè)序推薦腫瘤細(xì)胞占比≥30%;對(duì)于DNA甲基化譜檢測(cè),推薦腫瘤細(xì)胞占比≥70%。當(dāng)腫瘤細(xì)胞比例不足時(shí),應(yīng)對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行富集,盡可能避免出血和壞死區(qū)域;若無(wú)法富集,應(yīng)及時(shí)與患者和送檢醫(yī)師溝通是否繼續(xù)檢測(cè),并在報(bào)告中注明相關(guān)情況。
共識(shí)9:不同技術(shù)對(duì)于腫瘤細(xì)胞比例要求不同,進(jìn)行分子檢測(cè)前需由病理醫(yī)師評(píng)估腫瘤細(xì)胞比例,對(duì)于存在檢測(cè)失敗風(fēng)險(xiǎn)的病例應(yīng)及時(shí)與患者及送檢醫(yī)師溝通(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
2. 核酸質(zhì)控
核酸質(zhì)量對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要,推薦優(yōu)先應(yīng)用NMPA批準(zhǔn)或備案的核酸提取試劑盒對(duì)樣本進(jìn)行核酸提取。提取完成后需對(duì)核酸質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估,包括核酸濃度、總量和純度;對(duì)于進(jìn)行二代測(cè)序和DNA甲基化譜檢測(cè)的核酸樣本,還需進(jìn)行DNA片段大小或降解程度的評(píng)估。若提取的核酸不符合質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)重新進(jìn)行核酸提取并再次評(píng)估;若依舊不合格,應(yīng)及時(shí)與患者和送檢醫(yī)師溝通是否繼續(xù)檢測(cè),并在報(bào)告中注明質(zhì)控情況及檢測(cè)結(jié)果的局限性。
3. 檢測(cè)報(bào)告
檢測(cè)報(bào)告的可讀性和涵蓋內(nèi)容可能直接影響病理診斷結(jié)果。檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包括患者及樣本信息、腫瘤細(xì)胞比例、檢測(cè)結(jié)果、技術(shù)方法及方法局限性,由病理醫(yī)師審核后簽發(fā),需強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容可以通過(guò)備注形式體現(xiàn)。二代測(cè)序檢測(cè)報(bào)告應(yīng)在技術(shù)方法處描述測(cè)序目標(biāo)區(qū)域大小(panel size),同時(shí)報(bào)告下機(jī)數(shù)據(jù)量、Q30、平均測(cè)序深度、有效測(cè)序深度、測(cè)序均一性等核心質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)。
共識(shí)10:不同檢測(cè)技術(shù)對(duì)于同一指標(biāo)的結(jié)論可能存在不一致性,不一致病例建議使用第三種方法進(jìn)行驗(yàn)證后方能診斷(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
共識(shí)11:二代測(cè)序及DNA甲基化譜報(bào)告應(yīng)包括檢測(cè)結(jié)果、基因拷貝數(shù)變異、染色體變異、檢測(cè)范圍及核心質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)等內(nèi)容,多組學(xué)整合報(bào)告應(yīng)形成綜合性的整合結(jié)論(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
4. DNA甲基化譜臨床實(shí)踐
按照《中華人民共和國(guó)人類遺傳資源管理?xiàng)l例》,數(shù)據(jù)分析需在國(guó)內(nèi)完成,但國(guó)內(nèi)尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的聚類算法及參考集,這就要求國(guó)內(nèi)開展DNA甲基化譜檢測(cè)需自行建立參考病例集及聚類分析算法,并按照國(guó)家醫(yī)療器械管理規(guī)定進(jìn)行性能確認(rèn);單次8個(gè)樣本的上樣要求對(duì)于非腦腫瘤專科醫(yī)院的報(bào)告時(shí)效性提出更高要求,而建立區(qū)域檢測(cè)中心可能是解決方案之一。
共識(shí)12:鼓勵(lì)建立中國(guó)人群中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤DNA甲基化數(shù)據(jù)庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)聚類算法,規(guī)范臨床應(yīng)用(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
5. 種系變異
基于腫瘤單樣本的DNA二代測(cè)序檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)潛在的致病性/可能致病性的種系變異。一項(xiàng)兒童高級(jí)別腫瘤的回顧性研究發(fā)現(xiàn)近10%的患者存在致病性/可能致病性的種系變異,對(duì)于有腫瘤家族史的患者可以通過(guò)一代測(cè)序技術(shù)或多重連接探針擴(kuò)增技術(shù)(multiplex ligation-dependent probe amplification, MLPA)在外周血白細(xì)胞樣本中驗(yàn)證在腫瘤樣本中發(fā)現(xiàn)的可疑種系突變,陽(yáng)性病例應(yīng)進(jìn)一步接受遺傳咨詢及家系分析。
共識(shí)13:進(jìn)行DNA二代測(cè)序檢測(cè)時(shí)應(yīng)加入白細(xì)胞對(duì)照,以發(fā)現(xiàn)致病性或可能致病性的種系變異(推薦等級(jí):強(qiáng)烈推薦)。
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膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中失調(diào)的分子信號(hào)通路和串?dāng)_
分子技術(shù)的迅猛發(fā)展,為膠質(zhì)瘤的精準(zhǔn)診治提供了新的手段,也對(duì)神經(jīng)病理醫(yī)師提出了更高的要求,在掌握組織學(xué)形態(tài)及免疫組織化學(xué)特征時(shí),也需要熟悉分子病理指標(biāo)的意義及技術(shù)局限性。DNA甲基化譜的臨床應(yīng)用為我們發(fā)現(xiàn)新的腫瘤分型提供了新技術(shù);單細(xì)胞組學(xué)、空間組學(xué)等技術(shù)的快速迭代,也為我們?cè)趩渭?xì)胞層面上認(rèn)識(shí)腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了海量信息,其檢測(cè)成本的不斷下降,讓我們看到未來(lái)臨床應(yīng)用的曙光。
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