纽约(基因组网)-由纪念斯隆-凯特琳癌症中心领导的一个研究小组开发了一种液体活检方法，利用脑脊液中的循环肿瘤DNA (ctDNA)来检测某些脑癌。
研究人员认为，这项技术可以帮助监测接受过脑瘤手术和后续治疗的患者神经胶质瘤的发展和状态。与此同时，他们说，使用脑脊液进行这种液体活检可能比使用血液更敏感。
在一项研究中周三发布的在自然在美国，研究人员通过收集85名胶质瘤患者的样本来追踪脑脊液中胶质瘤的踪迹，这些胶质瘤患者之前曾因表现出脑瘤的神经体征或症状而接受过腰椎穿刺。
患者诊断为II级胶质瘤13例，II级胶质瘤26例，IV级胶质瘤54例。所有患者在脑脊液收集前均接受过胶质瘤治疗，包括手术、放疗和至少一种全身肿瘤靶向化疗。
在通过脊髓穿刺从每个患者中提取3毫升脑脊液后，研究小组将样本放在离心机上，从含有ctDNA的上清中分离小球。虽然正常的脑脊液通常含有较低的白细胞计数，但该研究的首席研究员、MSKCC神经学研究部门联合主席Ingo Mellinghoff指出，含有颗粒会稀释样本中的肿瘤特征。
根据梅林霍夫的说法，研究人员使用MSKCC的MSK-IMPACT下一代测序技术分析与胶质瘤相关的基因样本。随后，该团队通过生物信息学分析管道运行结果，其中包括MSKCC与msc - impact开发的突变调用元素。
Mellinghoff说，研究人员在85名患者中的42名脑脊液中检测到肿瘤衍生DNA，发现遗传物质与疾病负担和不良结局有关。
研究小组还检查了他们在脑脊液中检测到的基因改变的组合——低级别胶质瘤的特征——是否可以与原始肿瘤的特征相匹配。对36例脑脊液ctDNA阳性患者的所有可用肿瘤活组织切片进行测序，研究人员发现，在所有20例未发生高突变的野生型胶质母细胞瘤(GBMs)患者中，脑脊液和肿瘤样本具有相同的突变。
进一步分析脑脊液发现了广泛的蛋白质编码突变、拷贝数改变、启动子突变和结构重排。样本中最常见的改变包括TERT启动子的突变、TP53、IDH1的蛋白编码区、CDKn2A和CDKN2B的缺失、EGFR的扩增和EGFR变体III的缺失。
为了找出在脑脊液中检测到的突变是否也存在于患者的血浆中，研究小组对19名脑脊液ctDNA阳性的胶质瘤患者的ctDNA进行了测序。使用msc - impact试验，该小组在19名患者中捕获了至少一个脑脊液突变。该研究小组假设，在胶质瘤患者中，脑脊液比血浆更能储存肿瘤DNA，因为这些肿瘤直接将DNA释放到脑脊液中，而只是间接地将DNA传递到血浆中。
MSKCC分子肿瘤中心的mary - josee和Henry R. Kravis中心的副主任、研究合著者Michael Berger在一封电子邮件中解释说:“与其他液体活检应用相比，脑脊液有潜力实现更灵敏的ctDNA检测，因为脑脊液中的大多数细胞游离DNA是从肿瘤细胞中脱落的。”“来自非癌细胞的背景DNA非常少，而血浆中通常只有一小部分细胞游离DNA实际上来自肿瘤细胞。”
作为研究的一部分，该小组还向病理学家发送细胞学样本，以确定脑脊液中的肿瘤细胞。Berger注意到，大多数ctdna阳性的脑脊液样本经细胞病理学检查为恶性细胞阴性。然而，他强调，虽然测量脑脊液中游离的DNA似乎比标准细胞学更敏感，但该小组的数据集太小，无法评论实际的生物分析灵敏度和特异性。
梅林霍夫补充说:“如果你仔细想想，这实际上是了不起的，因为每次我们的细胞学检查呈阳性，这意味着当我们在这些患者中发现恶性细胞时，我们也有无细胞DNA。”“重要的是，这种液体中含有肿瘤DNA的大多数病例没有异常可见的肿瘤细胞，这表明它可能更敏感地捕捉到肿瘤特征。”
研究人员指出，在低级别胶质瘤的早期肿瘤发生过程中发生的改变——包括染色体臂1p和19q的共缺失和IDH1或IDH2代谢基因的突变——在所有患者的整个病程中仍然存在。然而，其他基因，包括生长因子受体信号通路，如EGFR或PDGFRA，随着时间的推移消失或改变。
根据Mellinghoff的说法，使用离心机和msc - impact组合方法产生结果的总体周转时间可以快到几天，他强调提取和离心步骤只需要大约一个小时。
然而，研究人员承认，该研究在检测、样本类型和整体样本到结果的速度方面有一些局限性。Berger说，研究小组在试图找到ctDNA时遇到了问题，因为在收集的脑脊液样本中，正常含量通常非常低。
Berger解释说:“我们的数据表明，高肿瘤负荷和肿瘤位置靠近脑脊液间隙增加了在脑脊液中检测ctDNA的可能性，但还需要更多的研究来确定我们的方法是否可以进一步改进，以在更高比例的胶质瘤患者中检测脑脊液ctDNA。”
脑脊液取样的局限性
哈佛医学院(Harvard Medical School)神经学教授帕特里克·温(Patrick Wen)没有参与这项研究，他认为，研究人员用来收集脑脊液的方法只对一小部分已经过了早期胶质母细胞瘤阶段的肿瘤患者有效。温也是达纳法伯癌症研究所神经肿瘤学中心的主任，他认为，如果患者的大脑中有足够大的肿块，提取脑脊液对他们来说并不完全安全。
“如果来自肿瘤的压力很大，那么你就不想在背部扎针，因为那样会让压力恶化，导致所谓的疝，”温解释说。“如果大脑中有很多肿块，你就不能对所有你可能感兴趣的患者进行腰椎穿刺。”
马萨诸塞州总医院神经外科主任鲍勃·卡特指出，研究人员遇到的另一个限制是在放疗后检查患者。卡特没有参与这项研究，他认为放射治疗破坏了血脑屏障，“可能会影响ctDNA释放的程度”。
梅林霍夫承认，所有的病人都接受过某种形式的治疗，包括脑肿瘤的放射治疗。因此，他不确定该检测方法是否能在早期阶段检测到微弱的ctDNA痕迹，或者该工具是否只应用于诊断疾病的晚期。
梅林霍夫说:“我们很幸运，在我们的机构中有一种我们花了很多时间开发的化验方法。”“对其他人来说，给脑脊液测序可能需要一段时间，因为它不像肿瘤DNA那么简单，而且后勤工作比肿瘤活组织检查更麻烦一些。”
总之，研究人员认为，胶质瘤患者脑脊液中肿瘤来源的DNA可能是脑脊液收集时肿瘤基因组的全面和基因精确的表征。
在未来，Mellinghoff预计将把msc - impact作为癌症药物评估研究的一部分，因为他相信该试验可用于检测脑肿瘤耐药性的出现。
梅林霍夫解释说:“当我们对一种新药有了特定的临床试验方案时，我们想看看在治疗过程中肿瘤发生了什么。”“我们希望将[检测]作为潜在药物活性的一种解读，并了解耐药性。”
在未来的研究中，研究人员还旨在确定他们可以在脑脊液中检测到肿瘤衍生DNA的最早阶段。梅林霍夫认为，在早期阶段进行脊髓穿刺提取脑脊液——这需要外科医生在患者脊柱中插入Ommaya贮液器——可能会导致不良并发症。他希望临床医生最终能开发出一种更容易和更少侵入性的方法来收集患者的脑脊液。
伯格解释说，MSK-IMPACT批准对于福尔马林固定、石蜡包埋组织的测序，使用CSF分析需要作为一种新的标本类型进行单独的验证和批准。
Mellinghoff说，他的团队目前正在寻求监管机构批准将液体活检方法用作实验室开发的测试。然而，他指出，MSKCC团队没有任何计划寻求FDA的510(k)许可以实现完全商业化。
根据该研究的作者，有能力跟踪“通过一种微创技术胶质瘤基因组的进化，可以促进胶质瘤基因型导向疗法的临床开发和使用。”
Mass Gen公司的Carter补充说:“未来的一项研究将在任何治疗前观察腰椎穿刺中的ctDNA，这对于建立治疗前检测脑脊液中的核酸作为诊断工具的概念非常重要。”“然而，另一方面，这项研究提供了治疗开始后可检测突变的重要信息，并可能为未来跟踪患者反应提供可能。”
温指出，虽然研究结果可能会引导研究人员进行涉及脑脊液和“其他重要步骤”的额外研究，但在临床医生开始信任用于检测胶质母细胞瘤的检测方法之前，液体活检领域“还有很长的路要走”。
卡特自己的团队MGH脑瘤中心专注于开发集成的组合分析ctDNA和细胞外囊泡在脑瘤患者的血液中含有RNA。然而，他强调，所有用于跟踪潜在胶质瘤生物标记物的检测方法——包括目前研究中检测的那些——都得益于改进的测序方法和对跟踪癌症患者反应的关键遗传标记物的理解。
“尽管作者(以及我们的团队和其他人)最初关注的是脑脊液，因为体液接近肿瘤，但这种方法的圣杯将是基于血液的检测。”尽管如此，Carter说:“脑脊液的肿瘤核酸水平比血液高得多，而且来自其他组织的DNA污染更少，这使得脑脊液可能成为一种体液，最终将比更难实现的基于血液的检测提供更多的信息。”