急性髓细胞白血病 (AML) 和骨髓增生异常综合征 (MDS) 是常见的成人恶性血液病。近期研究发现，AML和MDS的亚型在突变谱方面存在明显的异质性，根据这些异质性可以对患者进一步亚型分类以及对患者的预后进行预测。基因层面的分析是AML/MDS诊断的重要组成部分，对检测靶向基因变异具有独特优势。此外，全外显子组和全基因组测序的方法可用于破译诸如疾病起源和疾病进化等科学问题。然而，由于测序成本、时间成本以及生物信息分析等门槛，使得这些高通量方法无法普及。

除此之外，细胞遗传学在髓系恶性肿瘤的诊断中也起着决定性的作用，但目前已建立的方法存在各种各样的局限性。例如，经典的核型分析只能检测明显的染色体变异；其次，在分析之前必须培养细胞，这可能导致对变异频率的选择偏差。荧光原位杂交技术（FISH）的分辨率有所提高，但只限于已知突变的检测。此外，因为必须使用特定的探针来检测每一个变异位点，所以FISH的诊断成本较高，且目前可用于常规临床诊断的探针是缺乏的。

光学基因组图谱技术（Optical genome mapping, OGM）是一种新型的全基因组测序方法，通过纳米微流控芯片将每一条DNA分子线性化展开，并进行高分辨率荧光成像，可检测到所有结构变异（SVs）和拷贝数变异（CNVs），为基因组学下游应用提供原始DNA信息。已有研究表明，与其他细胞遗传学方法相比，OGM在检测血液系统恶性肿瘤基因组和ALL患者中具有高度的一致性。

近日，德国Ruhr-University Bochum研究团队在International Journal of Cancer发表了题为“Optical genome mapping reveals additional prognostic information compared to conventional cytogenetics in AML/MDS patients”的文章。研究团队探究了OGM是否可以取代传统的细胞遗传学诊断，并提供额外的有效信息，以对临床治疗产生潜在有益影响。结果发现，OGM为AML和MDS的细胞遗传学诊断提供了一种新的全基因组测序方法，与经典细胞遗传学方法的检测结果具有很较高的一致性。因此，未来OGM有望纳入常规诊断，也可作为一种新工具，揭示其他潜在的临床相关变异。

文章发表在International Journal of Cancer

该研究共纳入21例新诊断或复发的AML患者和6例MDS患者，对所有来自患者的样本进行OGM。OGM输出数据显示了不同等级的结构变异。这些变异信息对疾病的诊断和分层具有决定性作用。

图1. OGM分析结果的可视化展示，来源：International Journal of Cancer

与常规核型分析相比，在同一时间采集的27例样本中，有25例获得了一致的结果，其中正常核型8例，单纯异常11例，复杂异常6例。总的来说，OGM能够检测常规核型所报告的所有变异。值得注意的是，来自患者1的样本无法进行核型分析，但OGM分析结果证实了FISH结果为8号染色体三体。因此，OGM有助于建立核型信息，并能够检测与骨髓恶性肿瘤相关的基因变异。

此外，在8例患者中，OGM检测与常规核型分析结果一致，没有提供新的临床相关信息。在另外18例患者中，结合OGM的结果，核型可以重新被定义，特别是以前未分类的标记染色体。例如，患者22最初被诊断为AML-MRC，因为存在复杂核型，患者被划分为不良预后风险组，通过OGM分析发现该复杂核型可以被排除，因此对患者的治疗和护理方案也会发生相应的改变。

图2. OGM数据分析与常规核型分析的总结和比较，来源：International Journal of Cancer

除了标准的常规结果外，OGM还能够识别所选髓系相关基因的额外信息，并检测到大量的结构变异和拷贝数改变。数据显示，OGM共发现影响髓系基因的33个结构变异和28个拷贝数变异。这些结构变异可影响的髓系基因共66个，拷贝数变异可影响84个髓系基因。

因此，OGM能够检测到广泛的结构变异和拷贝数变异，表征AML和MDS常见和罕见的复发性基因异常。在世卫组织2017年AML分类中提到的8例易位和倒置中有4例出现在该研究中：RUNX1-RUNX1T1、CBFB-MYH11、GATA2-MECOM、PML-RARA。这四种基因变异在标准诊断和OGM检测之间是一致的。以上结果表明，OGM允许对明显的和潜在的临床相关区域/基因有更好的病例特异性理解。

图3. 风险评分定义的变异和其他在潜在髓系基因变异的鉴定，来源：International Journal of Cancer

在AML和MDS的诊断和治疗中，特殊类型的变异以及变异的绝对数量在评估疾病复发或进展风险方面至关重要。该研究通过对AML和MDS患者的骨髓和外周血样本进行常规核型分析和OGM，发现OGM在结构变异检测方面比传统的细胞遗传学方法更具优势。因此，OGM有可能改善临床诊断，进而改进风险分层，改善AML/MDS患者的护理，并为疾病的治疗提供新的见解。

文章第一作者Wanda M. Gerding表示：“OGM涉及提取非常长的DNA分子，这些长DNA分子的不同位置被染料分子标记，然后通过特殊芯片上的超薄纳米通道移动。当DNA分子在纳米通道中移动时，会利用激光使其可见，并使用荧光显微镜对其进行拍照。最后通过生物信息学分析对整个基因组的图像进行分析。目的是识别和解释癌症发展相关遗传区域的变化。因此，OGM不仅可以更准确地检测基因组的结构变化，而且有可能成为白血病患者常规诊断的重要组成部分，为肿瘤生物学领域的进一步研究工作提供数据和新见解。”

参考文献：

1. Gerding WM, Tembrink M, Nilius-Eliliwi V, et al. Optical genome mapping reveals

additional prognostic information compared to conventional cytogenetics in AML/MDS patients. Int. J. Cancer. 2022;1-14. doi:10.1002/ijc.33942.

2. Menssen AJ, Walter MJ. Genetics of progression from MDS to secondary leukemia. Blood. 2020;136:50-60.

3. Duncavage EJ, Schroeder MC, O'Laughlin M, et al. Genome sequencing as an alternative to cytogenetic analysis in myeloid cancers. N Engl J Med. 2021;384:924-935.