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突破基因融合检测“金标准”,新一代技术应当具备这些能力

贝壳社  · 公众号  · 医学  · 2017-07-13 16:40

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下面我介绍下FISH和AMP各自的特点。大家对FISH非常熟悉,左边这张片子主要是通过人工来判读点的颜色,来判断是否发生了基因融合。当然这有一个先决条件,一般情况下你必须预先限定可能发生融合的两个基因是什么,比如EML4-ALK这个融合,对EML4做一个标记,对ALK做一个标记,如果发生融合了就会变成橙色,如果不知道是ALK跟别的什么基因发生融合,那就比较难以判断了。同时,对基因的融合断点的分辨率也非常差,还有一个缺点是需要进行人工判读,很容易出错并且非常繁琐,培养一个能够准确判读片子的病理学家也非常耗时间。


我们来看一下AMP技术的做法。这个技术能够一次把各种基因的组合做成一个Panel,可以检测几个到几十个基因,对感兴趣的基因进行靶向测序,发现哪一段未知基因序列和ALK基因发生融合,可以在分子水平甚至在单个的碱基位置水平上有一个非常确凿的证据,并且全过程可以用计算机算法来解决,证据非常明确,不需要人工的主观经验判断。


既然FISH已经是金标准,那么AMP就必须和FISH方法进行比较。我们比较了四个基因:ALK、ROS1、RET、PPARG的融合现象。与标准的检测方法FISH相比较,AMP显示出其在临床灵敏度和特异性方面的优越性能。使用针对23个目标基因的RNA检测方法检测从56例FISH检测呈阳性的FFPE样本,结果均为阳性,临床灵敏度为100% (95% CI:96.5%-100% ) 。检测273例FISH检测呈阴性的样本,结果均为阴性,临床灵敏度为100% (95% CI:99.3%-100% ) 。


这也说明,第一AMP和FISH百分之百吻合。第二AMP比FISH更好,有些FISH无法判断的疑难案例,AMP都做了非常准确的判断。


刚才还谈到FISH的缺陷,比如对新型的基因融合类型无法判断,它并不能发现一个基因和另外哪些未知基因发生融合,对融合断点的判断也非常困难,所以一般只能用来检测已知的基因融合。

AMP对新型基因融合的发现能力非常强,在这篇文章中发现ROS1有很多新型的融合断点,包括和其他一些基因的重排。这些在临床病理上的意义是非常显著的。


我们知道ALK基因刚开始被发现有融合的时候,当时发现人群中的突变比例大约是略超过1%。所以,当初开发针对ALK靶向药克唑替尼的时候就比较犹豫。现今ALK重排占到了4%到5%之间,比当初发现的时候高出了很多,对病人、医生以及药物研发企业来说是非常有利的现象,所以新型基因融合的发现不要简单认为只是学术上的内容,对临床和经济及社会方面的作用也非常明显。


这张幻灯片介绍了ASCO2107上发表的关于新药LOXO-101与NTRK基因融合突变的内容,进一步证明了发现新型基因融合的意义。关于LOXO-101的临床试验对NTRK1/2/3三个基因进行了“篮子试验”,并不需要事先知道是非小细胞肺癌或者是其他癌种,只要是NTRK融合的阳性就可以进入药物试验。这时候和传统的病理方法就完全颠倒过来了,更多的是采用分子检验和分子分型来进行治疗。



AMP可以对多种突变类型进行检测, 这里强调的是AMP方法对点突变和插入、缺失的检测,主要是使用了单分子标签(MI)的方法,这个单分子标签的方法最近炒得很火热,其实在五年前,我们就已经很成熟地运用了。MI这个技术是用来消除测序、扩增过程中的误差,不使用MI技术的话,检测的特异性或者是准确度可能达不到2%或者是3%以下,如果使用了MI的技术, 理论上准确度可以提高一个数量级。片子的左边是对点突变的检测,有一些随机出现的错误点,用这个方式排除掉,得出一个可靠的点突变结论。右边是EGFR第19号外显子的缺失,这个我就不多解释了,很明显这里缺了一个口,所有人可以看出来。


这里是拷贝数的变异,以KRAS基因为例,使用了初始拷贝数和单分子标签还原拷贝数的变化,可以看出KRAS相对于整个基因组是否进行了扩增。


再往下 是RNA表达,与表达芯片结果进行比较,结果基本一致。也就是说,使用AMP的方法可以对所有的变异类型进行检测,包括点突变、插入缺失,包括拷贝数变异、基因融合、RNA表达。这个方法的功能非常强大,临床上的意义也非常明显,作为一个医生或者作为病人来说,最怕的是等了很多天之后,被告知没有检出什么结果来,他会问是什么原因。我们只能老老实实告诉他,有的检测项目并没有做,比如只是检测了融合,没有检测点突变。这对病人来说是不可接受的,他们肯定希望有一个一站式的解决方案,一个检测基本上把大多数变异的类型全都检测出来。


刚才说的Archer DX是一家总部位于科罗拉多的公司, 也是恒特基因的战略合作伙伴,各位专家可以看看这家公司的发展历史。


2011年恒特基因首席科学家郑宗立博士开发了AMP技术,2013年Archer DX创立,从麻省总医院获得AMP专利授权,2014年基于AMP技术推出系列产品,2016年与Illumina合作进行FDA的临床注册和市场推广,2017年与恒特基因携手进入中国市场。这是Archer DX公司的试剂盒产品,操作非常简便,可以像一个机械手一样按部就班的进行操作,不容易出错。


目前Archer基于AMP技术有两大类的产品,一种是FUSIONPlex,基于RNA模版,主要是检测基因融合和RNA的表达变异。还有一个是VARIANTPlex,可以检测DNA拷贝数的变异和点突变、插入缺失。大多数的产品还是使用石蜡切片。最近也推出了ctDNA液体活检的产品。


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