中国当代儿科杂志  2018, Vol. 20 Issue (5): 416-420  DOI: 10.7499/j.issn.1008-8830.2018.05.015

引用本文  

程艳芹, 翟晓文. 微小残留病变检测在儿童急性白血病中的应用[J]. 中国当代儿科杂志, 2018, 20(5): 416-420.
CHENG Yan-Qin, ZHAI Xiao-Wen. Clinical application of minimal residual disease detection in childhood acute leukemia[J]. Chinese Journal of Contemporary Pediatrics, 2018, 20(5): 416-420.

基金项目

上海市科委重大课题子课题(14411950603)

作者简介

程艳芹,女,硕士研究生

文章历史

收稿日期:2018-01-31
接受日期:2018-03-13
微小残留病变检测在儿童急性白血病中的应用
程艳芹     综述, 翟晓文     审校    
上海市复旦大学附属儿科医院血液内科, 上海 201102
摘要:近年来,儿童急性白血病(AL)治疗效果随化疗方案的改进和危险分层治疗的引入取得很大进展。但微小残留病变(MRD)仍然是影响AL预后的一大难题。MRD水平影响化疗方案的选择、复发风险的分级,同时还可用于判断预后。目前检测MRD的方法主要有流式细胞术(FCM)和PCR。随着二代测序技术(NGS)的不断成熟与发展,其在MRD检测尤其在干细胞移植(SCT)后MRD检测方面扮演着重要角色。本文对微小残留病变检测在儿童急性白血病中的应用进行综述。
关键词急性白血病    微小残留病变    预后    二代测序    儿童    
Clinical application of minimal residual disease detection in childhood acute leukemia
CHENG Yan-Qin , ZHAI Xiao-Wen     
Department of Hematology, Children's Hospital of Fudan University, Shanghai 201102, China
Abstract: In recent years, great progress has been made in the treatment outcome of childhood acute leukemia with the improvement of chemotherapy regimens and the introduction of risk-stratified therapy; however, minimal residual disease (MRD) is still a difficult problem which affects the prognosis of acute leukemia. MRD influences the selection of chemotherapy regimens and recurrence risk stratification, and meanwhile, it can be used for prognostic prediction. At present, flow cytometry and polymerase chain reaction are mainly used for MRD detection. The next-generation sequencing also plays an important role in MRD detection, especially in MRD detection after stem cell transplantation. This article reviews the methodology and significance of MRD detection in childhood acute leukemia.
Keywords: Acute leukemia    Minimal residual disease    Prognosis    Next-generation sequencing    Child    

急性白血病(acute leukemia, AL)是儿童时期最常见的肿瘤之一,分为急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukaemia, ALL)和急性髓系白血病(acute myeloid leukemia, AML)两大类[1-4]。AL诊断时体内白血病细胞总数约1012,诱导化疗达到完全缓解后,白血病细胞总数 < 109,这种体内残存的少量白血病细胞称为白血病微小残留病变(minimal residual disease, MRD)。MRD不能通过形态学方法检测,复发亦或是干细胞移植(stem cell transplantation, SCT)前后,MRD水平均可作为强有力的预后判断因素[5-6]。而早期治疗反应主要利用形态学予以评估,反映白血病细胞对化疗的敏感性[7-8]。目前,MRD在ALL和AML中都得到广泛地应用[9]。SCT是高危/复发AL患儿的治疗选择之一,在可检测到MRD的患儿中,SCT后复发风险较高[2, 10]。因此,MRD可作为AL的独立预后因素,还可在骨髓细胞学改变之前判断复发及评估SCT前白血病疾病负担[7, 11]。目前MRD常用检测方法有流式细胞术(flow cytometry, FCM)和PCR;二代测序(next-generation sequencing, NGS)在MRD检测方面得到进一步应用,但成本较高,也缺乏大宗数据,临床应用有限。

1 检测方法

在ALL患者中,当MRD≥10-4时,FCM和PCR的检测效力相当[11-13]。FCM对每单个细胞进行检测,允许识别小亚群,分析速度快、操作简单、价格便宜,应用更广泛。但FCM分析往往需要很专业的知识,而PCR结果相对容易标准化、易解读[5, 12]。FCM检测MRD主要通过基因融合、突变、过度表达的转录本和ALL白血病相关免疫表型(leukemia associated immunophenotype, LAIP)获得[3, 12]。四色FCM可检测到95%患者的白血病免疫表型,50%的患者敏感度可达10-4。随着多参数流式细胞术不断发展,采用FCM检测MRD几乎适用于所有AML病例[3, 14]。尽管PCR检测AML患者MRD的灵敏度高,可达10-4~10-6,但仅40%的患者具有适合的基因标记,如AML1-ETO、CBFB-MYH11或MLL重组基因产物等,限制了应用[14-15]

1.1 FCM

FCM检测MRD的原理是利用白血病细胞异常免疫表型与正常细胞的区别,检测LAIP及这些异常免疫表型光散射特性,敏感性在10-4~10-5之间[3, 14, 16-17]。ALL白血病细胞可通过单克隆抗体与FCM可视化的独特细胞标志物结合而被识别[18]。检测AML患者MRD的免疫标记包括CD34、CD117或CD33,联合一种髓系抗原(CD33或CD13)和/或HLA-DR。目前,LAIP评判包括抗原表达不同步、增强或减少、缺失以及跨系抗原表达等[17]

多色FCM是检测ALL-MRD的方法之一,灵敏度达10-4~10-5 [18]。三色FCM和四色FCM的引进改善了FCM-MRD的灵敏性和适用性[19]。三色FCM仅在约60%的ALL患者中检测到异常免疫表型,而四色FCM及新的标记物(如CD58/CD49)使用后,FCM-MRD的适用性 > 90%[5-6]。目前已扩展到6~9色标记,大大提高了MRD检测的灵敏度、准确度及适用性[5, 19-20]。多色标记为白血病细胞免疫表型提供综合性描述,降低了识别难度[12, 21]

LAIP主要分为3类,第1类是融合基因表达的融合蛋白,如ETV6-RUNX1、TCF3-PBX1和BCR-ABL1,但目前缺乏适用于FCM检测的抗体。第2类是幼稚T细胞免疫表型。由于正常幼稚T淋巴细胞只存在胸腺中,且T-ALL白血病细胞在骨髓和外周血中的分布均匀[3],因此对于T-ALL MRD的检测不必依靠异常免疫表型的识别,只要在骨髓或外周血中发现表达幼稚T细胞表型的细胞即可确认为T-ALL细胞。用于T-ALL MRD检测最常用的免疫表型组合为同时表达末端脱氧核苷酸转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase, TdT)与CD3;或同时表达TdT与CD5[22],以上表型组合也可作为T细胞淋巴瘤侵犯骨髓的标志。第3类LAIP只见于B-ALL。B-ALL MRD检测远比T-ALL复杂,主要依靠异于正常前体B淋巴细胞的LAIP [6, 23]。随着新指标的不断发现,FCM检测LAIPs几乎可以覆盖所有ALL [18]

1.2 PCR

ALL患者使用PCR检测MRD时,常选择免疫球蛋白(Ig)和/或T细胞受体(T cell receptor, TCR)基因重排序列作为标志。ALL白血病细胞是从单个早期病变淋巴细胞发展而来,因此大多数具有克隆性Ig基因和/或TCR基因重排,约90%儿童ALL患者存在适于MRD检测的重排基因,该方法敏感性达10-4 [5, 12, 23]。白血病细胞重排的Ig/TCR基因V(D)J结合部序列具有白血病克隆特异性,与正常淋巴细胞结合部序列不同,而非淋巴细胞无Ig/TCR基因重排。融合基因(如BCR-ABL1、MLLAFF1、TCF3-PBX1及ETV6-RUNX1等)及其mRNA转录本可作为ALL白血病细胞区别于正常细胞的分子标志,但仅约40%的ALL患者具有融合基因, 应用较局限[5, 12, 23]

在AML患者中,约40%可检测到融合基因转录本如RUNX1-RUNX1T1(AML1-ETO)、CBFβ/MYH11和MLL基因重排,灵敏度达10-4;FLT3内部串联重复突变及RAS突变也可作为MRD检测靶点,但易产生假阴性;NPM1基因突变也可作为PCR检测靶点,和Ig及TCR基因重排一样仅在10%AML患者中检测到,因此应用过于局限[24-25]。在AML中WT1基因可过表达,通过PCR检测其水平可作为评估MRD的选择,但儿童AML WT1基因过表达的比例和PCR检测的灵敏度有待明确[3]。目前AML儿童MRD常用检测方法是RQ-PCR,检测异常融合基因转录本,敏感性达10-6,但融合基因发生率较低,该技术在AML患者中仅有25%应用率[3]

1.3 NGS

SCT后B淋巴细胞大量增殖,应用PCR和FCM方法检测ALL患者MRD有假阳性可能,而NGS检测可更精确[18-19, 26]。NGS通过使用一套通用引物,避免了引物设计和测试患者特异性重排的复杂过程,灵敏度接近10-6,结果更准确[27]

Wu等[28]对儿童B-ALL患者治疗前和治疗29天后均进行FCM和IgH-NGS测序,在98例患者中92例检出IgH重排;所有FCM检测的MRD阳性患者NGS检测也阳性,但68例FCM检测阴性的患者中NGS检测29例阳性并且MRD水平在FCM的灵敏度范围内。Kotrova等[26]收集两组接受SCT的ALL儿童(30例患者,228例次样本),第一组包括17例在SCT后获得长期CR的患者,而该组患者在SCT后qPCR-MRD检测中至少存在一次阳性(< 0.01%)结果,27例qPCR阳性标本中只有一例被NGS证实为阳性;另一组13名患者SCT后出现复发,15例qPCR-MRD检测阳性标本中10例NGS检测也为阳性(P=0.002)。提示NGS对于SCT后的MRD检测特异性更高。

2 检测时点 2.1 儿童ALL-MRD的检测时点

ALL患者通常在诱导缓解治疗期末(end of induction, EOI)和缓解后的不同时间检测MRD[12]。EOI MRD阴性的患者缓解期较长,因此对于此类患者继续进行多次MRD检测的意义存在争议[12]。有研究认为EOI和强化治疗期末(end of consolidation, EOC)MRD水平对于ALL患儿预后有很强预测价值[2, 11]。T-ALL患者,血液或骨髓的MRD对于预后均有指导意义;而B-ALL仅早期(第8天)外周血MRD水平对结局具有预测意义[11-12]。有研究报道:EOI(33 d)MRD水平对B-ALL预后判断更有价值,而EOC(78 d)MRD水平对T-ALL预后判断更有意义[29-30]。目前针对ALL-MRD检测时点尚无共识。

2.2 儿童AML-MRD的检测时点

关于AML-MRD检测时点的研究相对较少。有研究认为,AML患者最佳MRD检测时点是诱导缓解治疗后,可识别出不良反应者和需要移植的患者[12]。关于AML MRD检测时点的选择需要多中心研究进一步明确。

3 MRD检测对预后判断的价值 3.1 MRD检测对ALL预后判断的价值

MRD为ALL患儿危险分层提供了重要依据。与基于骨髓形态学的早期反应评估相比,MRD提供更加精准的预后预测,对治疗方案的选择也具有决定性价值。近来,MRD评估在很大程度上取代了形态学评估在风险分组中的应用[30]

MRD是儿童ALL有力的独立预后因素,对预测初发ALL患者预后及首次复发后诱导方案的选择有重要价值。Vora等[31]研究表明,依据MRD水平确定的风险状况是与预后相关的独立因素,MRD低风险组5年累计复发率为4.0%,MRD高风险组则为15.0%。徐瑞琴等[4]研究表明,62例ALL患者中,MRD > 10-3者复发高于MRD≤10-3者,而复发率与性别、年龄、是否为难治性无关;不论ALL还是AML,MRD≥10-2患者的复发早于MRD≤5×10-3和5×10-3 < MRD < 10-2。可见MRD水平与ALL患者复发、及复发时点等高度相关。

在ALL患者中,EOI MRD阴性患者的复发率微乎其微,而EOI MRD > 10-4患者的复发率超过20%[31]。Pui等[32]研究表明,诱导缓解第19天MRD≥1%的患者与更低水平MRD患者相比,10年EFS显著下降;12名第19天MRD≥1%、但第46天转阴的低风险组患者的10年EFS高于第46天未转阴者;而第19天MRD低于1%的患者,无论第46天MRD水平如何,都有较好的预后。

Eckert等[33]发现,在诱导缓解期和强化期以10-4、10-3或10-2 3个临界点定义MRD,以10-3作为MRD临界点可更好地预测ALL预后。

3.2 MRD对AML预后判断的临床价值

近40年来,随着AML治疗的不断改进,80%患者达到长期存活,但复发仍有很大比例[14, 34]。近年来研究证实,骨髓中白血病细胞的动态削减和MRD水平可用于判断AML患者预后,评估复发风险。Karol等[35]研究表明,诱导缓解Ⅰ期后,MRD阴性患者的5年DFS和OS高于MRD阳性患者;Ⅱ期诱导缓解治疗后,MRD阴性患者的5年DFS优于MRD阳性患者。徐瑞琴等[4]研究表明,不论性别、年龄、难治性,诱导期末MRD > 10-3者复发多于MRD≤10-3者。

3.3 MRD对于SCT患者预后判断的临床价值

SCT是复发/难治AL患者治疗方案之一,但复发仍是影响生存率的主要因素[36]。移植前MRD持续存在或高水平是预后不良的危险因素[12, 26, 33]。MRD检测在成人SCT应用于以下方面:检测移植物中有无MRD来评估骨髓、外周血的净化程度,移植前后动态检测MRD以判断预后[37]。但MRD在儿童SCT的临床研究尚少。

3.3.1 SCT前MRD水平对预后的影响

SCT前MRD水平对ALL患者预后的影响大于AML患者[36, 38-39]。Eckert等[33]选用10-3作为MRD临界点,将SCT前MRD > 10-3判断为持续存在,发现SCT前MRD持续存在患者的DFS和OS较低,而且遭遇后续事件的概率较高。Gandemer等[10]报道,在儿童ALLSCT患者中,SCT前MRD≥10-3是OS的独立影响因素。SCT前MRD水平对SCT后复发、OS、DFS等均有预示作用。Umeda等[36]发现,ALL患者SCT前MRD阴性组的3年DFS和OS高于MRD阳性组、累积复发率较低;而AML患者的3年DFS、OS和累积复发率在SCT前MRD阳性或阴性组之间的差异无统计学意义。

3.3.2 SCT后MRD水平对预后的影响

目前对于SCT后MRD的预后价值存在争议。BMT报道,21例移植后患者中11例经RQ-PCR检测出MRD阳性,但随访(最少随访1年,平均46个月)中该组患者并无复发与恶化,分析MRD阳性的原因是生理性淋巴细胞的非特异性增殖[19, 40]。也有研究表明,与移植后MRD阴性患者相比,移植后MRD阳性患者预后均较差[19]。Bernal等[41]根据SCT后100天的MRD水平将AML或骨髓异常增生综合征患者分组,发现MRD阳性患者的2年累积复发率高于MRD阴性患者;2年EFS、OS较低。

4 总结及展望

目前大多数AL患儿能够达到长期存活,但仍有复发风险,复发主要与MRD有关。ALL或AML患者的MRD由阴性转为阳性或者MRD水平进一步升高提示复发可能性大[12]。目前ALL已建立较完善的MRD监测体系,而监测AML-MRD的标准依然需多中心研究来进一步确定。SCT是复发/难治AL患者的主要治疗方法,但移植后复发仍是最大困扰,SCT前MRD水平对移植后预后判断有重要价值,但SCT后由于供者白细胞大量增殖限制了MRD的预测价值。NGS技术已用于MRD检测,特异度和灵敏度较FCM、PCR更高,对于SCT后的MRD检测价值更大。希望MRD检测方法不断进步,提高灵敏度和特异性,为临床服务。

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