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ctDNA研究需关注克隆性造血


上海天昊生物 
 
cfDNAPlasma Cell-free DNA, cfDNA)指血浆中游离存在的DNA片段,由组织细胞凋亡或坏死后释放进入血液,长度约为160-180 bp1948年由德国科学家Mandel Metais首次发现。1977 年,Leon 等研究者发现癌症患者cfDNA含量显著高于健康个体,晚期癌症患者血浆中甚至含有大量cfDNA。暗示cfDNA的含量与肿瘤发生间存在某种联系。直至1989年,Stround 等研究者发现在癌症患者 cfDNA中能够检测到和原发肿瘤组织一致的基因突变,这部分cfDNA被认为来源于肿瘤,被命名为ctDNACell-free Circulating Tumor DNA),占比极低,通常不会超过1%。至此,cfDNA肿瘤突变检测的相关研究及应用方兴未艾。2015年,MIT Technology Review将基于ctDNA检测的液体活检(Liquid Biopsy)技术评为年度十大突破之一,科研工作者致力于从血浆中高灵敏度地对组织实体瘤来源的ctDNA体细胞突变进行检测。
而事实上,作为cfDNA主要来源(超过90%)的血细胞DNA同样会发生体细胞突变1。造血干细胞(Hematopoietic Stem CellsHSCs)就是一群会积累克隆性造血突变(Clonal Hematopoiesis MutationsCH-Mutations)的细胞,在机体衰老和外界环境因素(如吸烟,化疗等)共同作用下,这种突变是一种必然结果,有报道每个造血干细胞每10 年随机积累(1.3±0.2)个DNA碱基错配2。显然,对ctDNA的突变位点进行检测时,CH的存在会对真正来源于组织实体肿瘤的突变解读造成困扰,甚至有报道肿瘤患者血液cfDNA中携带的大部分基因突变(53.2%)并非来自于肿瘤细胞而是来自于上述的血细胞克隆性造血突变3。因此,在关注血浆中组织实体瘤来源的ctDNA时,需要辅之以同等深度的全血对照测序数据作为基线进行校正,将CH带来的假阳性数据过滤,留下真正来源于实体瘤细胞的阳性位点。
CH与年龄显著相关,大于40岁更容易出现(图14,其往往是非病理性,极少数突变会最终发展为白血病克隆。但这种突变的积累本身隐藏着各类疾病的潜在风险。有研究表明CH携带者血管性疾病发病率显著升高,如冠心病风险提高1.9(95% CI1.4-2.7);心肌梗死风险提高4 (95% CI2.4-6.7) 5。同时CH有较高风险演变为髓系恶性克隆,CH携带者髓系肿瘤发生风险,如CH突变频率大于1%,发病风险提高5.4倍(95%CI: 1.8-16.6);CH突变频率大于2%,发病风险提高5.6倍(95%CI: 1.8-17.2)。其中,DNMT3AR882H突变影响最大,发病风险提高14.0倍(95%CI: 1.7-113.86。可见CH突变本身也有助于指导我们对于关联疾病的风险提示与早期干预。CH与心血管研究间相关性研究本身,如哪些基因突变对心血管疾病的影响更大?不同的突变类型与心血管疾病类型之间是否存在对应关系?CH突变比例引发疾病是否存在临界值?基因突变诱发心血管疾病的内在机制等,诸多问题的解决都有待进一步的研究。
天昊生物提供Duplex-seq测序服务,基于安捷伦Sureselect探针捕获技术,对目标区域进行超高深度测序(>20000X)后,通过双端单分子标签(Unique Molecular IdentifierUMI)对测序数据进行去重校正,降低测序背景噪声,实现低至0.1% VAF水平的突变准确检出。该技术兼容cfDNA(血浆/血清来源)样本以及组织,全血DNA样本。是研究ctDNA,克隆性造血的极佳解决方案。


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1克隆性造血的突变与年龄有显著的相关性4

 

 

1.Hu, Y. et al. False-Positive PlasmaGenotyping Due to Clonal Hematopoiesis. Clin. Cancer Res. 24,4437–4443 (2018).
2.Welch,J. S. et al. The Origin and Evolution of Mutations in Acute MyeloidLeukemia. Cell 150, 264–278 (2012).
3.Razavi,P. et al. High-intensity sequencing reveals the sources of plasmacirculating cell-free DNA variants. Nat. Med. 25, 1928–1937(2019).
4.Coombs,C. C. et al. Therapy-Related Clonal Hematopoiesis in Patients withNon-hematologic Cancers Is Common and Associated with Adverse ClinicalOutcomes. Cell Stem Cell 21, 374-382.e4 (2017).
5.Jaiswal,S. et al. Clonal Hematopoiesis and Risk of AtheroscleroticCardiovascular Disease. N. Engl. J. Med. 377, 111–121 (2017).
6.Young,A. L., Tong, R. S., Birmann, B. M. & Druley, T. E. Clonal hematopoiesis andrisk of acute myeloid leukemia. Haematologica 104, 2410–2417(2019).
 
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