Nature Medicine：常规全基因组测序(WGS)：为疑似肿瘤儿童带来福音

随着DNA测序和分析技术变得更加便捷且成本降低，这些技术逐渐被纳入常规肿瘤学实践。目前临床医生可以使用多种检测手段，而全基因组测序（Whole-Genome Sequencing, WGS）因为能够解析整个（可获取的）基因组中的各种变异类型，被认为是提供信息最全面的单一检测方法。

儿童肿瘤的治疗通常依赖于特定的基因特征，因此，WGS在儿童肿瘤学中的应用特别具有价值。此外，由于部分儿童肿瘤的基因基础尚未被充分探索，WGS也有更大几率发现具有临床价值的基因变异。即便在已有的标准护理（SOC）检测中使用了扩展的分子分析方法（如靶向DNA和RNA测序面板），WGS仍然能提供额外的关键信息。

尽管全基因组测序（WGS）在临床中的应用日益普及，但目前仍缺乏充分的证据支持其在儿童肿瘤学实践中的常规使用。已有的研究多集中于特定患者群体，例如高风险疾病的儿童。然而，这些研究主要探索了WGS的潜在益处，而其在实时临床护理中的实际影响尚未被充分评估。目前，尚不清楚将WGS整合到常规临床实践中，是否能为所有疑似肿瘤的儿童提供超出标准护理（SOC）分子检测的临床价值。

2024年5月，由 Sam Behjati 团队发表于 Nature Medicine 题为 Benefits for children with suspected cancer from routine whole-genome sequencing的文章， 通过比观察性研究，揭示了WGS作为常规检测手段，不仅为检测整合提供了机会，还可以为实施基因指导的精准治疗创造了条件。

在本研究, Sam团队从英国两个三级儿童肿瘤中心（剑桥大学医院 CUH 和伦敦大奥蒙德街医院 GOSH）分别招募 130和152名儿童，分别覆盖了90% 和93%的患者。前者是实体瘤中心，后者是血液病中心。这些患者覆盖了75种肿瘤类型，在总体上可以代表英国儿童肿瘤学和血液学的常见疾病。 不过骨肿瘤、低级别脑肿瘤患者以及12岁以上青少年血液肿瘤患者的代表性不足。详细分组可见图一。

每个中心的研究分为两个阶段：

1） 实施阶段（Implementation phase）

在该阶段，患者非连续性地被纳入研究，由主治医生根据实际情况选择。选择标准主要基于样本采集与存储的可行性，因为这处于服务早期的建立阶段。

2） 常规检测阶段（Routine testing phase）

该阶段旨在向每位患者提供WGS检测，不再限于挑选特定患者，以便将WGS作为常规检测手段全面融入临床实践

研究结果可以从四个方面总结：1) WGS与标准护理(SOC)对比 2) 临床益处总结 3) 患者医疗管理变更中的独特WGS发现 4）儿童肿瘤基因组的新发现

1. 在WGS与标准护理(SOC)对比中， WGS不仅完全再现了这些SOC检测的结果（包括未发现相关疾病特征的情况），还在108个实例（83个病例，占29%）中揭示了额外的诊断、风险评估、治疗和胚系特征。其中，80个发现直接带来了临床益处，如诊断改进或治疗机会。

2. 这80个新发现带来的临床益处在69例患者（282例中的24%）涵盖了以下三个方面：

辅助诊断（n=40， 14%）：WGS通过加速预期的检测结果或提供额外的诊断信息，帮助确认诊断。

• 加速诊断（n=24）：

•  提供了骨髓衰竭、预期癌症易感性、新发癌症易感性排除等方面的快速诊断。

• 具体包括14例骨髓衰竭、7例癌症易感性确诊、1例癌症易感性排除和2例风险变异鉴定。

• 其他新诊断信息（n=16）：

• 包括诊断明确化（8例）、识别新实体（3例）、SOC分子检测差异澄清（2例）、风险分类澄清（2例）、以及检测最小残留疾病的标准化（1例）。

提供治疗机会（n=20， 7%）：WGS发现了一些可通过现有药物靶向的变异，为患者提供了新的治疗方案。

• 包括检查点抑制剂（4例）、RAS通路抑制剂（8例）、以及其他靶向治疗（8例）

改变患者管理（n=20， 7%）：WGS的独特发现直接改变了患者的治疗管理。

• 诊断明确化（n=2）：在两个病例中诊断得到澄清。

• 风险澄清（n=5）：包括3例在血液学队列中通过WGS明确风险分类。

• 易感性检测及二级筛查（n=11）：这些病例中进行了家族遗传性疾病的扩展筛查或二级癌症筛查。

• 易感性指导的治疗（n=2）：两例患者根据遗传易感性信息实施了个性化治疗。

1. 通过详细和审慎的案例审查，本研究共识别了20例WGS发现导致管理变更的案例。举例说明； 在一名胸部神经母细胞瘤患儿中，WGS发现了与乳腺癌易感性相关的PALB2框移突变。这一发现导致治疗方案的调整，即放射治疗的照射范围被修改，以避免乳房发育区受到辐射。尽管该患儿之前也接受了SOC检测（包括核型分析、拷贝数阵列及神经母细胞瘤易感基因的直接测序），但PALB2基因未被纳入检测范围，因为该基因通常不在神经母细胞瘤的易感性筛查中。因此，这一WGS发现属于SOC检测无法发现、且未被预期检测的变异，直接导致治疗调整。在所有的这些发现中，胚系变异在调整患者管理方面尤为突出。 这些案例表明，WGS能够发现SOC检测无法识别的重要变异，为临床决策提供了关键的基因信息，从而优化治疗方案并避免不必要的强化治疗。

2. 在本研究的6例病例中，全基因组测序（WGS）揭示了此前未知的基因特征，这些特征可能成为未来研究的方向（见表4）。这些新发现包括独特的分子肿瘤实体、疾病定义性突变以及已知致癌突变的变异形式。在一例婴儿高级别脑肿瘤中，检测到了ATNX1–NUTM2D基因融合，这是首次在儿童中发现的此类融合。该肿瘤无法通过组织学或SOC分子检测（包括甲基化分析阵列）进行分类，并且其特征在数万个参考数据点中独一无二。这些发现推动了新的研究假设，并为某些难以分类的肿瘤提供了明确的诊断信息，展现了WGS在儿童肿瘤基因组研究中的重要价值。

总而言之， 本研究表明，全基因组测序（WGS）在儿童肿瘤诊疗中具有显著优势。WGS能够发现标准护理（SOC）检测无法识别的重要变异，提升诊断精度，加速治疗决策，并支持个性化治疗，如发现胚系易感性变异促成长期筛查和治疗优化。此外，WGS通过整合多项检测，减少了对组织样本的需求，这在儿童肿瘤中尤为关键。同时，随着WGS数据的积累，基因型–表型关联数据库可以被创建，为未来研究提供宝贵资源。

本研究也揭示了一些改进空间：目前RNA测序仅限于基因融合检测，缺乏基因表达分析，影响了WGS的全面应用；报告时间在某些情况下无法及时满足临床需求，需要针对不同疾病类型进行优化。此外，WGS的效用依赖于各单位的本地解读能力，解读水平的不均衡可能影响结果的应用价值。尽管WGS整合检测具有降低成本的潜力，但还需进一步的经济分析来评估其在不同医疗环境中的可行性。随着系统优化和成本降低，WGS有望成为儿童肿瘤学中的核心工具，推动更高效、更精准的临床护理和研究。