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12+!甲基化分類(lèi)器和輔助方法對(duì) CNS 腫瘤診斷的影響

文章來(lái)源:健康界發(fā)布日期:2022-07-26瀏覽次數(shù):47

數(shù)據(jù)介紹

本研究所用的患者材料和臨床數(shù)據(jù)是從外部機(jī)構(gòu)和國(guó)家癌癥研究所內(nèi)部的咨詢(xún)病例收集的。 根據(jù)當(dāng)前的 WHO 標(biāo)準(zhǔn),評(píng)估組織切片以估計(jì)腫瘤內(nèi)容和分類(lèi)。標(biāo)記腫瘤細(xì)胞含量高的區(qū)域用于進(jìn)一步的 DNA 提取。

結(jié)果解析

01 中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的綜合診斷咨詢(xún)實(shí)踐

本研究在 2018 年至 2020 年期間以咨詢(xún)?yōu)橹鞯膶?shí)踐中連續(xù)評(píng)估了 1258 例外科神經(jīng)病理學(xué)病例,其中 1045 例來(lái)自外部機(jī)構(gòu)進(jìn)行咨詢(xún),以后的研究對(duì)象主要針對(duì)這1045例高置信案例。 本研究將綜合診斷與預(yù)分類(lèi)器印象進(jìn)行比較,結(jié)果總結(jié)為 (A) 一致/不變;(B) 整合/亞型決定;(C) 新的/改變的診斷;(D) 描述性診斷(,如表所示,大約一半 (53.2%) 的結(jié)果是一致的/不變的, 在總隊(duì)列中 19.7% 的病例中,甲基化分類(lèi)與原始組織病理學(xué)診斷一致,但提供了額外的、臨床相關(guān)的分型信息,26.9% 的病例做出了新的診斷。

對(duì)于分類(lèi)器得分高的病例,原始(“分類(lèi)前”)診斷和分類(lèi)后/綜合診斷之間的變化模式,其中 表示診斷變化的比例和類(lèi)型 ,分類(lèi)器在這些案例中的 144 個(gè)(49.8%)中給出了高分類(lèi)器分?jǐn)?shù); 高置信度評(píng)分病例的預(yù)分類(lèi)器印象、甲基化分類(lèi)和綜合診斷的詳細(xì)視圖, 這 144 例病例被分解為多種實(shí) 體,其中包括腫瘤以及低級(jí)別局限性膠質(zhì)/膠質(zhì)神經(jīng)元實(shí)體。

為了說(shuō)明甲基化分析對(duì)常見(jiàn) CNS 腫瘤類(lèi)型的診斷程序和作用,本研究詳細(xì)介紹了對(duì) GBM(常見(jiàn)的成人內(nèi)在 CNS 腫瘤)的綜合診斷經(jīng)驗(yàn)。在甲基化之前,提交機(jī)構(gòu)將 239 例病例指定為 GBM(GBM-IDH-wt)或 GBM-NOS(未指定 IDH 狀態(tài)的 GBM)。分類(lèi)器對(duì)這些病例中的 66.9% (n = 160) 給出了高分 (>0.84) 分類(lèi),在這 160 個(gè)病例中的 90.6% (n = 145) 中有 GBM-IDH-wt 的診斷確認(rèn),43.3%(n = 23)的案例僅由三種方法中的一種支持。

02 使用其他診斷方法診斷具有挑戰(zhàn)性的案例

雖然本研究在 t-SNE 分析中發(fā)現(xiàn)特定組附近,但由于t-SNE 圖上顯示的樣本之間的距離不一定與它們的相似性成正比,因此本研究合并了鄰來(lái)協(xié)助無(wú)監(jiān)督分析。在一個(gè)例子中,病例 #Q727 被組織病理學(xué)診斷為毛細(xì)胞星形細(xì)胞瘤 (LGG-PA),甲基化分類(lèi)器將分類(lèi)為“LGG-PA 后顱窩”(LGG-PA-PF),但得分為 0.73。結(jié)果本研究發(fā)現(xiàn)該病例位于 t-SNE 上 LGGPA-PF 組的邊界附近。 第二個(gè)病例(#P644)被診斷為室管膜瘤,甲基化表明它是室管膜瘤-SPINE,得分為 0.52。該病例在 UMAP 中嵌入室管膜瘤-SPINE,并位于 t-SNE 上的室管膜瘤-SPINE 組附近。

此外,對(duì)于分類(lèi)器中不存在的腫瘤實(shí)體,例如發(fā)現(xiàn)的具有 MYCN 擴(kuò)增 (SP-EPN-MYCN) 亞型的脊髓室管膜瘤,鄰法和 t-SNE 分析無(wú)法將腫瘤映射到特定實(shí)體組中參考數(shù)據(jù)。t-SNE 分析顯示,SP -EPN-MYCN 腫瘤作為獨(dú)立組位于開(kāi)放空間區(qū)域。

03 無(wú)監(jiān)督分析識(shí)別潛在的新腫瘤亞型

為了評(píng)估無(wú)監(jiān)督分析識(shí)別新腫瘤亞型確定的作用,我們使用 t-SNE 將我們的 1258 個(gè)甲基化病例投影在 DKFZ 參考數(shù)據(jù)集上。發(fā)現(xiàn)甲基化類(lèi)別 DMG-K27 分為 2 組:一組與參考 DMG-K27 腫瘤共同嵌入,另一組靠近 ANA-PA。兩組的分類(lèi)器得分都很高,除了幾個(gè) AP 樣 DMG-K27 病例。

為了進(jìn)一步探索它們的關(guān)系,本研究使用無(wú)監(jiān)督的層次聚類(lèi)將這些案例與 18 個(gè) ANA-PA 聚類(lèi),獲得了 2 個(gè) DMG-K27 聚類(lèi)。然后本研究探討了在一組接受描述性診斷的低置信度病例中存在額外腫瘤實(shí)體的可能性。t-SNE 圖顯示了 3 個(gè)案例在開(kāi)放空間中分組在一起。這些患者是男性,年齡在 61 至 69 歲之間,具有“小圓形藍(lán)細(xì)胞”組織病理學(xué)。CNV 分析確定了這些病例中腫瘤抑制基因 RB1 的缺失,表明可能存在作為 CNS 腫瘤亞型的分子共性。

04 DNA輸入量和腫瘤純度

低 DNA 輸入和腫瘤純度被評(píng)估為與置信度評(píng)分相關(guān)的因素。正如預(yù)期的那樣,本研究觀察到與較高 DNA 量的樣本相比,低 DNA 輸入(<100 ng)樣本的平均分類(lèi)器得分降低

為了研究腫瘤純度對(duì)分類(lèi)器評(píng)分的影響,本研究使用源自甲基化譜的 3 種方法估計(jì)了腫瘤純度?;诩谆哪[瘤純度估計(jì)方法都與基于 VAF 的純度相關(guān)。然后本研究使用來(lái)自 RF_Purify-ABSOLUTE 方法的純度估計(jì)進(jìn)行下游分析,這表明與基于 VAF 的純度的相關(guān)性高。正如預(yù)期的那樣,腫瘤純度與組織病理學(xué)診斷的 GBM 中的分類(lèi)評(píng)分相關(guān)。為了進(jìn)一步探索這一點(diǎn),本研究分析了其他代表性良好的腫瘤類(lèi)型,發(fā)現(xiàn)獲得高分的病例往往是更高純度的腫瘤。

05 硅甲基化純度調(diào)整改進(jìn)了低純度膠質(zhì)瘤標(biāo)本的分類(lèi)

本研究檢查了甲基化譜的純度調(diào)整是否可以提高分類(lèi)和診斷信心。例如,在 t-SNE 分析中,GBM 腫瘤形成了一個(gè)分散的群體,其中低純度病例與低級(jí)別膠質(zhì)瘤混合。在一系列內(nèi)部和先前發(fā)表的 GBM 和 DMG-K27 腫瘤中,本研究觀察到幾個(gè)腫瘤與 t-SNE 上的炎性組織共同嵌入,表明免疫細(xì)胞浸潤(rùn)較高。

為了測(cè)試腫瘤純度調(diào)整是否可以改善甲基化分類(lèi),本研究對(duì)中的腫瘤樣本進(jìn)行了去卷積。在甲基化譜去卷積之后,低純度樣品顯示出與對(duì)應(yīng)的腫瘤類(lèi)型共嵌入,這表明了一種概念證明方法,可以在懷疑特定的腫瘤類(lèi)型后,通過(guò)大量甲基化數(shù)據(jù)估計(jì)和解釋非腫瘤細(xì)胞成分,從而提高分類(lèi)的可信度。

小編總結(jié)

本研究通過(guò)定義在一組具有診斷挑戰(zhàn)性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中診斷一致與變化的比例,評(píng)估甲基化分類(lèi)器和其他方法在咨詢(xún)實(shí)踐中的影響,處理低置信度評(píng)分的方法和低腫瘤純度的混淆問(wèn)題,大家日后遇到分類(lèi)問(wèn)題時(shí)可以借鑒本研究提出的方法。