Nature：利用血液循环肿瘤DNA追踪霍奇金淋巴瘤的预后和生物学特性

美国每年约有8500人被诊断出患有霍奇金淋巴瘤（Hodgkin lymphoma）。这种疾病主要影响15至35岁的人群和55岁以上的人群。

在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学中心等研究机构的研究人员对数百名霍奇金淋巴瘤患者的样本进行了检测，结果显示，血液中循环的肿瘤DNA水平可以确定哪些患者对治疗反应良好，哪些患者可能会复发---这有可能让一些预后良好的患者停止漫长的治疗。令人吃惊的是，他们还发现霍奇金淋巴瘤可分为两类，每一类都有不同的遗传变化，预后也略有不同。这些变化提示着这种癌症生长机制中的弱点，也许可以利用毒性较低的新疗法靶向这些弱点。相关研究结果于2023年12月11日在线发表在Nature期刊上，论文“Distinct Hodgkin lymphoma subtypes defined by noninvasive genomic profiling”。

建立肿瘤分子图谱的想法并不新鲜。但与其他癌症不同的是，霍奇金淋巴瘤一直在抵制这类分析。这是因为霍奇金淋巴瘤细胞相对稀少，即使在较大的肿瘤内也是如此。

论文共同通讯作者、斯坦福大学医学中心医学教授Ash Alizadeh博士说，“与其他癌症相比，寻找霍奇金淋巴瘤癌细胞或癌症 DNA 进行研究无异于大海捞针。患者的胸部可能有一个足球大小的肿瘤，但肿块中只有约1%的细胞是癌细胞，其余的细胞反映着肿瘤的炎症反应。这使得很难找到导致这种疾病的确凿证据。”

60 多年前，斯坦福大学放射科医生Henry Kaplan率先使用靶向放疗治疗霍奇金淋巴瘤。这种新疗法由Kaplan在 20 世纪 50 年代开发的医用高能直线加速器提供，是斯坦福大学将这种曾经致命的淋巴结癌症转变为现在可高度治愈的癌症的第一步。此后不久，肿瘤内科医生Saul Rosenberg与Kaplan一起共同研究出了将放疗与化疗相结合的方法。

然而，在随后的几十年里，导致这种癌症的遗传变化一直是个谜。这是因为，与许多其他癌症不同，霍奇金淋巴瘤肿瘤主要由浸润癌症的免疫细胞组成，因此很难分离出病变细胞进行研究。如今，患者可以接受化疗、放疗或两者结合的治疗；大约 89% 的患者在初次确诊后能存活五年或更长时间。

Alizadeh、作为论文共同通讯作者的斯坦福大学医学中心放射肿瘤学教授Maximilian Diehn和他们的同事们使用了一种名为PhasED-Seq（phased variant enrichment and detection sequencing）的优化DNA测序技术。他们于2021年在斯坦福大学医学中心开发了这种技术，该技术可以着重关注患者血液中极其罕见的DNA片段以确定驱动霍奇金淋巴瘤生长的遗传变化。

PhasED-Seq建立在一种名为CAPP-Seq（cancer personalized profiling by deep sequencing）的技术基础上。CAPP-Seq由Alizadeh和Diehn于2014年开发，用于评估肺癌的级别和对治疗的反应。但PhasED-Seq的灵敏度要高得多。

Diehn说，“CAPP-Seq可以在1万个非癌症DNA序列中检测到一个癌症DNA序列。但 PhasED-Seq 能在 100 万个非癌症 DNA 序列中检测到不到一个癌症 DNA 序列。”

他们的目标是更多地了解癌症的驱动因素，以及如何让患者更容易获得成功的治疗。Alizadeh说，“我们通常只用一种疗法就能治愈大多数患者。但我们一直在努力寻找对骨髓、肺部和其他器官毒性更小的化疗药物，以及更精确靶向放疗的方法。少数患者会出现复发，这对成功治疗构成了挑战。”

这些作者使用CAPP-Seq和PhasED-Seq分析了包括斯坦福大学医学中心在内的三个医疗中心366名霍奇金淋巴瘤患者的血液样本。这项技术的灵敏度非常高。Alizadeh 说，“令人惊讶的是，我们在血液中检测到的癌症 DNA 多于癌症组织本身。这似乎很难让人相信，直到我们分析了足够多的样本，证明它是可重复的。”

两条路径

这些作者利用机器学习技术对癌细胞中不同类型的遗传变化进行了分类。他们发现，患者可分为两类：一类主要是与细胞存活、生长和炎症有关的几种癌症相关基因发生了突变；另一类则是一种称为拷贝数改变（copy number alteration）的基因变化，这类基因变化会影响基因组的大片区域，使影响细胞生长和癌症的DNA区域被移除。

图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06903-x。

论文共同第一作者Mohammad Shahrokh Esfahani说，“我们采用自然语言处理方法找到了这两种霍奇金淋巴瘤亚型，然后使用多种方法确定了关键的生物学和临床特征，并证实了这些亚型也见于其他患者群体。”

第一类患者约占患者总数的二分之一到三分之二，主要发生在年轻患者身上，预后相对较好。这些患者中约有 85%～90% 的人可以存活三年而不会复发。

第二种约占患者总数的二分之一到三分之一，既发生在年轻患者身上，也发生在老年患者身上，虽然预后相对较差，但仍然很好。这些患者中约有 75% 至少能存活三年而不再复发。

至关重要的是，这两组患者中都有一部分患者的白细胞介素 4 （IL-4）受体和白细胞介素 13（IL-13）受体编码基因发生了独特的突变。

论文共同第一作者Stefan K. Alig说，“我们在IL-4受体基因中发现了一类新的突变，这类突变增强了霍奇金淋巴瘤特有的关键通路。这些突变可能表明肿瘤具有独特的脆弱性，可以在治疗上加以利用。”

这些作者还发现，在开始治疗后不久，血液中检测不到循环肿瘤DNA的患者比在同一时间点有少量残留循环肿瘤DNA的患者疾病复发的几率要低得多---这是人们一直希望看到的，但却不确定能否通过PhasED-Seq检测到。

Diehn说，“我很惊讶我们能预测哪些患者会复发。即使使用我们的超灵敏检测方法，也有很大可能在治疗后检测不到癌症 DNA 的信号，即使最终复发的患者也是如此。但这种情况并没有发生。”

这些作者试图进一步了解霍奇金淋巴瘤的生物学特性，他们的主要目标之一是改善对患者的治疗。

Diehn 说，“复发的人数很少，但是，就像Kaplan和Rosenberg一样，我们希望拯救这些患者中的每一个人。他们一定会为这些发现感到惊讶和欣慰，这些发现是在他们几十年前的重要工作基础上取得的。我们期待着一个时代的到来，在这个时代，我们可以治愈每一位患者，而且没有任何毒性。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Stefan K. Alig et al. Distinct Hodgkin lymphoma subtypes defined by noninvasive genomic profiling. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06903-x.

Hodgkin lymphoma prognosis, biology tracked with circulating tumor DNA
https://med.stanford.edu/news/all-news/2023/12/hodgkin-lymphoma-prognosis.html