纽约——圣裘德儿童研究医院正在全球范围内加大努力，将低成本的基因组测序技术引入低收入和中等收入国家的医院，用于诊断儿科血癌患者。
这项努力是圣犹大全球计划的一部分，该计划旨在创建一个全球机构网络，专注于改善全球儿科癌症治疗的可及性。该计划由圣犹大全球撒哈拉以南非洲地区主管尼克希尔·巴克塔(Nickhill Bhakta)领导。Bhakta的团队正在努力安装便携式测序工具，特别是牛津纳米孔技术公司的MinIon DNA和RNA测序设备，这样医生就可以在低收入和中等收入国家的医院中使用它们来改善儿童血癌的诊断和治疗。
Bhakta说，研究人员在两年多前就开始为这个项目做基础工作，预计将在未来一两个月开始在巴基斯坦的第一家医院对患者进行测序。
高收入国家的儿童癌症患者与低收入或中等收入国家的儿童癌症患者在诊断和生存率方面存在很大差异。Bhakta说，在高收入国家，大约80%的儿童癌症患者在癌症诊断后存活下来，而在全球范围内，存活率约为20%。世界上许多地方缺乏筛查工具，因此很难比较儿童癌症诊断率，尽管这是基于一种筛查工具研究他估计全球大约有一半患癌症的儿童没有被诊断出来。
在低收入或中等收入国家能够负担得起或能够获得的测试方面也存在差距。Bhakta在本月早些时候的美国癌症研究协会年会上展示了圣犹大儿科肿瘤设施综合本地评估工具(PrOFILE)未发表的数据，显示了低、中、高收入国家在获得诊断检测方面的差距。根据分析，数据集所包括的低收入国家中没有一个能够获得荧光技术原位用于儿童癌症患者的杂交、核型分析或PCR。中低收入国家的情况略好，只有不到一半的国家获得了PCR诊断，50%至60%的国家获得了流式细胞术、FISH和核型检测。
他补充说:“这有很多原因，但其中之一是癌症的诊断过程极其复杂。”“大约90%的儿童生活在低收入或中等收入国家，这些国家的卫生系统无法获得我们所拥有的先进诊断技术，坦率地说，在美国，我们认为这是理所当然的。”
验证纳米孔测序分类器
上周，巴克塔和其他来自圣犹大、北卡罗来纳大学教堂山分校和其他机构的研究人员发表了一份概念证明研究在JCO精密肿瘤学这表明来自牛津纳米孔公司MinIon设备的纳米孔测序数据可以用于对急性白血病的基因组亚型进行分类，并帮助医生区分急性髓系白血病(AML)、b系急性淋巴母细胞白血病(B-ALL)和t系急性淋巴母细胞白血病(T-ALL)。
在这篇论文中，研究人员描述了使用纳米孔测序和基于机器学习的分类工具来分析134个急性白血病样本的长读RNA测序数据，这些样本来自北卡罗来纳大学圣裘德分校和ECOG-ACRIN癌症研究小组。然后，他们开发了一种分类方法，直接从这些基因表达谱预测亚型。使用这种基于纳米孔测序的方法，研究人员准确地分类了26例AML病例中的25例(96%)。通过这种方法，他们还能够正确地对68个B-ALL样本中的64个(94%)进行分类，包括识别预后良好的亚型，如ETV6-RUNX1和高双倍体病例;阴性预后亚型，如kmt2a重排，准二倍体，bcr - abl1阳性或ph样病例。
Bhakta说，在资源匮乏、诊断工具很少的地区，医生不得不依靠“猜测”来根据临床特征确定病人是AML还是ALL，并弄清楚病人的癌症增殖速度有多快。通常，这些癌症中心会对每个患者进行高毒性治疗，以避免复发的风险，但随后可能会因毒副作用而失去患者。
在圣裘德环球公司，巴克塔和他的同事们在看到纳米孔测序技术被北卡罗来纳大学的传染病科在全球范围内使用后，开始探索它。他说，虽然它不常用于癌症诊断，但该团队“大胆地”探索了它作为一种获得基本基因信息的低成本选择。
“我们不需要知道每一个细节，我们只需要知道(患者是否患有)AML和ALL，”他继续说。“我们甚至可以得到更多，比如风险分层，这样他们就可以在某些情况下减少治疗力度。如果一家医院无法获得(造血干细胞移植)，他们只有一次治疗的机会。”
在低收入和中等收入国家，诊断儿童实体瘤也面临着类似的挑战。
Bhakta和他的同事还在探索一种用于肿瘤组织样本的纳米孔分类器，以区分尤文氏肉瘤、成神经细胞瘤或横纹肌肉瘤等癌症，或对高风险和低风险患者进行分类。
在圣犹大改善全球儿科血癌基因组测序的努力中，该机构认识到，低收入国家的医院可能无法使用分析RNA数据所需的强大计算机，因此，该机构也向当地病理学家提供云计算服务，以便他们分析测序结果和快速恢复报告。圣犹大全球还与合作医院开展了虚拟分子肿瘤委员会，帮助医生解读这些报告。
实现精准肿瘤学工具
随着测序方法和分类器的建立，下一步是在这些医院中实施该过程。Bhakta强调，巴基斯坦卡拉奇的印度河医院和卫生网络将是第一个通过这一努力获得年轻血癌患者基因组测序的地方，并指出他的团队正在危地马拉、巴西、乌干达和其他国家的合作医院进行同样的工作。
虽然实施的挑战因国而异，但法规是这类努力的共同障碍。圣犹大必须遵守每个国家有关基因信息隐私和DNA数据国际交换的法律，特别是如果医院计划使用圣犹大的云计算软件来分析测序数据的话。
此外，测序样本的前期成本，包括试剂成本，对于一些患者数量有限的机构来说可能是令人望而却步的。与其他平台相比，纳米孔测序的一个好处是成本较低。Bhakta说，MinIon设备的成本约为1000美元，可以在冷冻或福尔马林固定、石蜡包埋(FFPE)的肿瘤组织或血液样本上小批量运行，估计安装一个更全面的测序平台的成本可高达20万美元。
“Illumina和其他平台是为多路复用而建立的，因为人们想要实现高通量，而纳米孔让我们以合理的价格实现低通量，”Bhakta说。“这很重要，因为儿童癌症很罕见，所以你可能每周只得到一到两个诊断，可能需要四五周才能收集足够的样本来使用其他任何高通量平台。通过一次分析一个或几个样本，我们可以更有效地利用资源。”
该团队还必须考虑每家医院的需求，并相应地调整工作。例如，低收入或中等收入国家的一些医院可能会将用于流式细胞术甚至分子分析的样本送到其他国家的实验室。但其他医院，尤其是撒哈拉以南非洲的医院，甚至没有准确诊断白血病类型所需的基本测试，Bhakta说。
“当我们开始与医院合作时，要考虑多个层面，”巴克塔说。“我们从纳米孔开始，但(它)是一个解决方案。从公平的角度来看，中上等收入国家可以从Illumina测序平台中受益。这并不是否认这对那些有干细胞移植能力或可能有基因易感性中心的中心的重要性，他们想要更深入的数据。”
一旦研究人员证明了纳米孔测序的概念，Bhakta建议，他们可能会采取类似的努力，为想要扩大其能力的医院扩大使用其他测序平台进行更深入的分析。
虽然获得靶向治疗不是这个项目的明确组成部分，Bhakta希望向低收入和中等收入国家提供更多的基因组测序能力也将在这方面有所帮助。
他承认，在测序工具和靶向治疗之间存在着获取问题的“恶性循环”。他说，低收入和中等收入国家的医院无法确定哪些患者将从靶向治疗中受益，因为他们没有所需的测序工具，但如果这些国家的患者一开始就不能获得靶向治疗，这些先进的诊断方法就不会得到最大程度的利用。
去年12月，圣犹大分别与世界卫生组织(世卫组织)合作开展了一个项目，以增加中低收入国家儿童癌症药物的获得。该项目在六年内投入2亿美元，用于建立采购结构和一个全球基金，帮助低收入和中等收入国家的医院支付新的靶向疗法。
通过首先解决基本癌症诊断和靶向治疗的获取差异，这些资源匮乏的医院可以开始朝着一个未来迈进，在那里，儿童癌症患者更容易获得精确肿瘤治疗。
他说:“然后我们就可以开始倡导增加基本药物清单或基本诊断清单。”“如果我们可以说我们已经有了诊断方法，(那么我们就会问)为什么某些靶向疗法没有出现在基本药物清单上，而我们已经证明了它们对这些(血癌)亚型有效，而且它们可能会对这些国家产生影响?然后，游戏突然改变了，我们在一定程度上打破了这种恶性循环。”