王 勉,楊建民,宋志強(qiáng),唐古生
(海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院血液科實(shí)驗(yàn)室,上海 200433)
中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血病(central nervous system leukemia,CNSL)是白血病細(xì)胞對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的直接浸潤(rùn),中樞神經(jīng)是白血病髓外受累最常見的部位,有研究發(fā)現(xiàn),約26%的成人初發(fā)急性淋巴細(xì)胞白血?。╝cute lymphoblastic leukemia,ALL)患者和21%的初發(fā)急性非淋巴細(xì)胞白血病患者會(huì)表現(xiàn)出中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累[1]。近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),傳統(tǒng)化療方案的改進(jìn)和各種靶向藥物的應(yīng)用,使白血病治療的緩解率得到了顯著提高,但仍有許多白血病患者出現(xiàn)復(fù)發(fā),合并CNSL是最重要的原因,預(yù)后往往較差[2-3]。初診CNSL患者復(fù)發(fā)率也較高,約占復(fù)發(fā)患者的20%~30%,占兒童復(fù)發(fā)ALL的30%~40%,是復(fù)發(fā)難治的主要原因[2-3],CNSL患者需要更強(qiáng)的、靶向中樞的治療措施[2],早期診斷和治療CNSL,對(duì)于預(yù)防白血病復(fù)發(fā)、提高患者生存率具有重要意義。
目前,CNSL的診斷主要依賴于實(shí)驗(yàn)室檢查和/或臨床癥狀。但總體而言,目前的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)無(wú)法較好地早期診斷CNSL。本文對(duì)腦脊液常規(guī)檢查(腦脊液壓力、細(xì)胞學(xué)涂片和生化指標(biāo)檢測(cè))、流式細(xì)胞免疫分型等CNSL實(shí)驗(yàn)室輔助診斷方法和單個(gè)蛋白、核酸等標(biāo)志物,以及各種組學(xué)標(biāo)志的研究進(jìn)展和臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述。
目前,診斷CNSL的金標(biāo)準(zhǔn)是腦脊液細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查,但結(jié)果易受樣本采集、制片、主觀判讀等因素影響,靈敏度低,特別是容易漏診細(xì)胞較少的樣本,單次腦脊液形態(tài)學(xué)檢查的敏感性<50%[2]?;诩?xì)胞形態(tài)學(xué)的檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示,成人ALL初診時(shí)僅有5%~10%伴有中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累[2],兒童則有8.0%~13.4%[2-4]。10%~35%的腦脊液細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查未查見腫瘤細(xì)胞的白血病患者,后續(xù)仍會(huì)出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累[5]。另外,有60%的CNSL患者沒(méi)有顱神經(jīng)麻痹癥狀和細(xì)胞形態(tài)學(xué)表現(xiàn)[6-7],因此需要更靈敏的方法來(lái)確認(rèn)腦脊液中白血病細(xì)胞浸潤(rùn)情況。腦脊液壓力和生化指標(biāo)異常,對(duì)于臨床癥狀不明顯或處于疾病早期的病例,常會(huì)有提示作用。常用指標(biāo)包括:總蛋白質(zhì)、糖和氯化物定量。CNSL患者腦脊液蛋白質(zhì)的含量會(huì)明顯增多,主要與病變時(shí)血腦屏障通透性發(fā)生改變,外周血蛋白質(zhì)進(jìn)入腦脊液相關(guān);而糖定量明顯減少是由其分解增多所導(dǎo)致的[8]。但這些指標(biāo)均不具有特異性,僅能輔助診斷CNSL。
腦脊液乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)和β2-微球蛋白(beta2-microglobulin,β2-MG)也常被臨床用來(lái)輔助判斷CNSL。正常情況下,腦脊液LDH活性很低,約為血清中的 1/10,發(fā)生CNSL時(shí),白血病細(xì)胞浸潤(rùn)到腦膜和腦實(shí)質(zhì),使腦脊液LDH活性升高,與其他方式聯(lián)用可提高CNSL的診斷率[9]。正常腦脊液中的β2-MG含量很少,CNSL時(shí)白血病細(xì)胞無(wú)限增殖,腫瘤抗原致敏淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞,使其大量合成β2-MG。王文靜等[10]發(fā)現(xiàn),CNSL患者腦脊液中β2-MG水平明顯高于非CNSL患者,單指標(biāo)陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值分別為70.76%和68.01%,敏感性和特異性分別為67.34%和72.34%。因此,白血病患者腦脊液β2-MG水平升高可提示中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤浸潤(rùn)可能。然而,腦脊液常規(guī)、LDH和β2-MG等指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果受炎癥、感染、出血等多種因素的影響,臨床上也常見腦脊液壓力和/或蛋白升高或生化指標(biāo)異常,但疾病進(jìn)程中始終未見CNSL臨床表現(xiàn)的患者。因此,腦脊液常規(guī)生化指標(biāo)檢測(cè)診斷CNSL的特異性、敏感性仍遠(yuǎn)不能滿足需求。
腦脊液MFC免疫分型較細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查具有分析速度快、收集細(xì)胞數(shù)量多和敏感性高(>0.01%)、特異性好等優(yōu)點(diǎn)[3,5],可以更加敏感地預(yù)測(cè)CNSL的發(fā)生[11],是目前臨床診斷CNSL的重要方法,極大提高了CNSL的確診率[12]。
對(duì)于檢測(cè)CNSL患者腦脊液白血病細(xì)胞免疫表型的抗體組合策略,目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。通常是各實(shí)驗(yàn)室根據(jù)不同類型CNSL患者白血病細(xì)胞初發(fā)免疫表型(leukemia-associated immunophenotype,LAIP)輔以正常發(fā)育分化過(guò)程中特異性的系列標(biāo)志,依據(jù)實(shí)驗(yàn)室流式細(xì)胞儀多色通道的數(shù)量,組成各實(shí)驗(yàn)室特定的多色抗體組合?;镜呐袛喾椒ㄊ怯^察腦脊液有核細(xì)胞中是否有LAIP,或者表型特點(diǎn)不同于正常分化發(fā)育過(guò)程中各系列細(xì)胞(different from normal,DFN)的異常細(xì)胞。由于腦脊液細(xì)胞數(shù)少,通常僅組成單管或2管多色抗體組合,常用的抗體可參考《多參數(shù)流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)急性白血病及漿細(xì)胞腫瘤微小殘留病中國(guó)專家共識(shí)(2017版)》[13]。HEGDE等[5]采用MFC在51例侵襲性淋巴瘤患者腦脊液中檢出11例(22%)陽(yáng)性,而細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查僅檢出1例陽(yáng)性。最新數(shù)據(jù)表明,采用MFC和/或細(xì)胞形態(tài)學(xué)方法檢測(cè)腦脊液診斷初診成人ALL伴CNSL陽(yáng)性率可達(dá)25%,兒童初診時(shí)伴CNSL陽(yáng)性率為29.0%~34.5%,遠(yuǎn)高于單用細(xì)胞形態(tài)學(xué)方法[2,14],MFC聯(lián)合細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查腦脊液,可明顯提高CNSL的診斷率[15]。與細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查陽(yáng)性的患者相比,細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查陰性但MFC陽(yáng)性患者腦脊液細(xì)胞計(jì)數(shù)和腫瘤細(xì)胞百分比較低,且大多患者無(wú)癥狀[16]。我們?cè)谂R床工作中采用MFC技術(shù)也多次先于臨床和細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)白血病/淋巴瘤細(xì)胞中樞浸潤(rùn)。流式細(xì)胞術(shù)高度敏感,能夠在細(xì)胞計(jì)數(shù)非常低的樣本中準(zhǔn)確檢出惡性腫瘤細(xì)胞,進(jìn)而較早地發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)浸潤(rùn),提示臨床進(jìn)行早期干預(yù)。但是,MFC方法學(xué)對(duì)技術(shù)人員血液病理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)分析、樣本的即時(shí)性等要求比較高。因?yàn)橹袠薪?rùn)腫瘤細(xì)胞的免疫表型可能發(fā)生改變,引起MFC的漏檢,所以當(dāng)MFC陰性而細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查陽(yáng)性時(shí),并不能排除CNSL,需要臨床醫(yī)生和檢測(cè)人員綜合評(píng)估、仔細(xì)評(píng)判。
在疾病發(fā)展過(guò)程中,白血病細(xì)胞向腦組織遷移并與血腦屏障結(jié)合,通過(guò)分泌多種細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)破壞細(xì)胞外基質(zhì)和管腔緊密連接蛋白,從而破壞血腦屏障,并協(xié)助形成致瘤的局部微環(huán)境[17]。在這一過(guò)程中,各種蛋白均可能在腦脊液中出現(xiàn),并可作為潛在的CNSL的標(biāo)志物。
MMP是細(xì)胞外微環(huán)境主要的調(diào)節(jié)因子,與基底膜破壞有關(guān),與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)共同促進(jìn)血管生成和腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[18]。在惡性膠質(zhì)瘤中,腦脊液MMP-9可能是早期檢測(cè)腫瘤進(jìn)展的標(biāo)志,在血液系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用的是MMP-2和MMP-9,主要降解細(xì)胞外基質(zhì)中的Ⅳ型膠原蛋白[19]。有學(xué)者比較了67例白血病患者(CNSL患者29例)腦脊液中的MMP表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)CNSL患者M(jìn)MP-2水平明顯高于非CNSL患者和對(duì)照者,后兩者之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示MMP-2可能有助于診斷CNSL[20]。原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和非中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤細(xì)胞分泌型磷酸化糖蛋白1(secreted phosphorylated glycoprotein-1,SPP-1)存在差異表達(dá)[21],急性B淋巴(母)細(xì)胞白血?。˙-acute lymphoblastic leukemia,B-ALL)患者復(fù)發(fā)時(shí)腦脊液細(xì)胞中SPP-1蛋白表達(dá)水平比初診時(shí)顯著升高[22],提示腦脊液SPP-1或許可以作為預(yù)測(cè)CNSL的潛在靶標(biāo)。
腦脊液中VEGF與受體結(jié)合,可促進(jìn)血管生成、增加血管通透性、破壞血腦屏障,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移。與非CNSL患者相比,伴CNSL的ALL患者腦脊液中VEGF水平明顯升高[23]。與血清樣本相比,腦脊液樣本中的細(xì)胞因子和趨化因子可更好地反映CNSL的狀態(tài)[10]。ROBERTS等[24]發(fā)現(xiàn),趨化因子配體-2(chemokine ligand-2 ,CCL2)具有破壞血腦屏障的作用,有利于白血病細(xì)胞進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng),引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)浸潤(rùn),無(wú)論是腦脊液中,還是外周血中,CNSL患者的CCL2均高于非CNSL患者和對(duì)照者。CCL2增加與腫瘤中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移相關(guān),可能是CNSL的發(fā)生機(jī)制之一[25]。ALL患者腦脊液中的可溶性白細(xì)胞介素-2受體(soluble interleukin-2 receptor,sIL2-R)水平對(duì)白血病細(xì)胞的識(shí)別能力優(yōu)于腦脊液白細(xì)胞計(jì)數(shù),腦脊液sIL2-R臨界值為10 U/mL時(shí),診斷敏感性為89.5%,特異性為89.6%,可作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累的客觀指標(biāo)。腦脊液sIL2-R水平或可作為診斷CNSL新的輔助指標(biāo)[26]。
總體而言,關(guān)于以上單一蛋白類標(biāo)志物對(duì)CNSL的診斷和預(yù)測(cè)作用,無(wú)論是特異性,還是敏感性,目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究仍缺乏實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,它們?cè)谂R床實(shí)踐中的價(jià)值仍不清楚,尚需要大樣本數(shù)據(jù)對(duì)相關(guān)指標(biāo)單用或聯(lián)用的診斷效能進(jìn)行更多的臨床評(píng)價(jià)。
急性髓系白血?。╝cute myeloid leukemia,AML)患者FLT3通常高表達(dá),可能與存在FLT3內(nèi)部串聯(lián)重復(fù)基因(internal tandem duplication of the FLT3,F(xiàn)LT3-ITD)、FLT3/D835Mt突變或者混合譜系白血病串聯(lián)重復(fù)基因(tandem duplication of the mixed lineage leukemia gene,MLL-TD)相關(guān),ALL患者也存在不同程度的FLT3表達(dá)[27-28]。OZEKI等[27]發(fā)現(xiàn),CNSL患者腦脊液FLT3 mRNA陽(yáng)性率及表達(dá)水平顯著高于完全緩解組和對(duì)照組非腫瘤患者,非CNSL患者腦脊液中FLT3基因表達(dá)多為陰性。腦脊液FLT3陽(yáng)性組單個(gè)核細(xì)胞數(shù)高于陰性組,LDH水平也更高,提示腦脊液FLT3表達(dá)與CNSL發(fā)生密切相關(guān)[28]。腦脊液WT1 mRNA水平與CNSL以及血液學(xué)復(fù)發(fā)也有很強(qiáng)的相關(guān)性[29]。盡管不能覆蓋所有CNSL患者,但腦脊液中FLT3和WT1表達(dá)水平的改變或可作為CNSL更敏感的早期診斷和療效判斷指標(biāo)。同時(shí)采用MFC和聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction,PCR)檢測(cè)疾病特異性的免疫球蛋白重連基因IGHR重排和/或T細(xì)胞受體基因TCR重排評(píng)估ALL患兒腦脊液白血病浸潤(rùn)情況,并與傳統(tǒng)的細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)PCR檢測(cè)基因重排診斷CNSL的陽(yáng)性率可達(dá)60%,MFC檢測(cè)的陽(yáng)性率為46.6% ,細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查的陽(yáng)性率僅為22.2%,MFC和PCR診斷效能是細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查的2~3倍,提示腦脊液疾病特異性基因重排核酸檢測(cè)可作為ALL患者早期中樞浸潤(rùn)敏感的診斷方法。然而,基因重排檢測(cè)需要設(shè)計(jì)個(gè)性化疾病特異性的PCR引物,耗時(shí)且檢測(cè)成本高,也需要足夠量的腦脊液和白血病細(xì)胞,技術(shù)要求高,而且較容易出現(xiàn)假陰性結(jié)果,因而臨床易見MFC陽(yáng)性但PCR不能檢出的情況,需要綜合判斷[30-31],因此該技術(shù)臨床應(yīng)用尚不廣泛。
游離DNA(cell-free DNA,cfDNA)是存在于血液、尿液、腦脊液等體液中的細(xì)胞外DNA。正常情況下,腦脊液cfDNA水平較低,中樞浸潤(rùn)白血病/淋巴瘤患者腦脊液中可檢出腫瘤特異性的DNA——循環(huán)腫瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)及其相關(guān)突變,輔助CNSL的診斷,可以彌補(bǔ)細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查和MFC免疫分型的不足。約85%的初發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤(primary central nervous system lymphoma,PCNSL)患者攜帶MYD88(L265P)突變。數(shù)字PCR檢測(cè)腦脊液細(xì)胞DNA或cfDNA MYD88(L265P)突變?cè)\斷CNSL有極高的特異性[32]。有研究對(duì)中樞淋巴瘤組織靶向下一代測(cè)序(next generation sequencing,NGS),對(duì)獲得的突變位點(diǎn),在外周血和腦脊液中采用數(shù)字PCR進(jìn)行個(gè)體化突變位點(diǎn)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)腦脊液cfDNA檢出率及突變頻率比血漿更高,且腦脊液檢測(cè)cfDNA與MFC免疫分型結(jié)果吻合度好[33]。對(duì)腦脊液行全外顯子測(cè)序,進(jìn)一步證實(shí)了腦脊液ctDNA診斷中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤的高特異性,在系統(tǒng)性非中樞淋巴瘤患者腦脊液中均未檢測(cè)到ctDNA,且CNSL患者治療后,腦脊液MFC檢測(cè)陰性的患者,部分仍可檢出ctDNA[34]。
因此,基于普通PCR對(duì)腦脊液浸潤(rùn)細(xì)胞DNA和/或RNA,以及cfDNA中腫瘤特異性突變位點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字PCR或NGS檢測(cè),可能是敏感性更高的原發(fā)或繼發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤檢測(cè)方法。
ROY等[35]采用基于液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)的方法,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)B細(xì)胞淋巴瘤與其他良性疾病患者的腦脊液中差異定量和鑒定了500種蛋白質(zhì),將兩者進(jìn)行了有效區(qū)分。GUO等[36]使用LC-MS/MS對(duì)比ALL患兒和對(duì)照者的腦脊液,鑒定出51種差異表達(dá)蛋白質(zhì),并發(fā)現(xiàn)這些差異表達(dá)蛋白質(zhì)并不是隨機(jī)的,相互之間有復(fù)雜的互動(dòng)網(wǎng)絡(luò),其中多種蛋白質(zhì)都與癌癥有關(guān),提示白血病細(xì)胞相關(guān)蛋白可以出現(xiàn)在腦脊液中。MO等[37]采用LCMS/MS對(duì)6例ALL伴CNSL患兒治療前后的腦脊液進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析,并繪制了CNSL患兒腦脊液的蛋白質(zhì)組學(xué)圖譜,量化了化療前后發(fā)生變化的蛋白質(zhì),證實(shí)這些蛋白質(zhì)可作為ALL疾病進(jìn)展標(biāo)志物以及CNSL新的治療靶點(diǎn)。然而,上述研究[35-37]樣本量均較小,觀察周期相對(duì)較短,需要擴(kuò)大樣本量,并延長(zhǎng)觀察時(shí)間,進(jìn)一步驗(yàn)證這些改變的蛋白質(zhì)在CNSL診斷中的作用。
代謝組學(xué)主要通過(guò)色譜、質(zhì)譜與核磁共振技術(shù),以及幾種技術(shù)的聯(lián)合使用,定性或定量分析內(nèi)源性小分子代謝物,繼而快速、系統(tǒng)、全面地檢測(cè)各種因素導(dǎo)致的細(xì)胞生理或病理性代謝物變化,為疾病的早期診斷與預(yù)后監(jiān)測(cè)提供強(qiáng)有力的支持。目前,對(duì)血液病患者腦脊液代謝組學(xué)的研究較少。對(duì)腦原發(fā)或繼發(fā)中樞淋巴瘤、肺癌腦轉(zhuǎn)移或未轉(zhuǎn)移患者的腦脊液進(jìn)行代謝組學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),腦實(shí)體瘤患者與非腦實(shí)體瘤患者腦脊液在多種氨基酸和嘌呤代謝通路上存在顯著差異[38]。腦原發(fā)中樞淋巴瘤和肺癌腦轉(zhuǎn)移均存在植物鞘氨醇和L-谷氨酰胺水平的上調(diào)。植物鞘氨醇水平升高可能反映了相對(duì)較高的腫瘤細(xì)胞增殖速率和脂質(zhì)膜增加重塑;L-谷氨酰胺增高可能與腦腫瘤快速增長(zhǎng)所需的高能耗相關(guān)[39]。與腦原發(fā)中樞淋巴瘤患者相比,繼發(fā)中樞淋巴瘤患者腦脊液中5-氨基咪唑上調(diào),但肌醇磷酸、高半胱氨酸和戊基蛋氨酸下調(diào),可以反映出2種疾病之間固有的病理生理差異,或可用于2種疾病的鑒別診斷[40]。有研究發(fā)現(xiàn),采用8個(gè)代謝產(chǎn)物的組合,可以鑒別診斷肺癌腦轉(zhuǎn)移與非腦轉(zhuǎn)移,曲線下面積為0.91;6個(gè)代謝物鑒別診斷繼發(fā)中樞淋巴瘤與腦轉(zhuǎn)移的曲線下面積為0.87;提示代謝組學(xué)可區(qū)分不同腦腫瘤患者腦脊液的代謝物差異,初步顯示出其診斷不同類型腦腫瘤的巨大潛力[40]。本課題組正在進(jìn)行的研究結(jié)果顯示,腦脊液代謝組學(xué)檢測(cè)可以有效輔助區(qū)分ALL患者中樞浸潤(rùn)情況,且其確診CNSL的時(shí)間可能更短(數(shù)據(jù)尚未發(fā)表),提示采用腦脊液代謝組學(xué)進(jìn)行CNSL的診斷和鑒別診斷,具有明確的臨床可操作性和實(shí)際的臨床價(jià)值,值得進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行臨床研究和推廣應(yīng)用。對(duì)相關(guān)特異性代謝產(chǎn)物的進(jìn)一步回溯分析,有助于從代謝角度理解腫瘤中樞浸潤(rùn)可能的新機(jī)制。
血液系統(tǒng)惡性腫瘤中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累患者臨床預(yù)后較差。腦脊液腫瘤細(xì)胞形態(tài)學(xué)篩查和MFC檢測(cè)是目前診斷CNSL的主要方法,但其敏感性、特異性尚不能滿足臨床需求。蛋白標(biāo)志物、核酸分析,各種組學(xué)評(píng)估臨床研究的開展有望在腦脊液樣本中發(fā)現(xiàn)新的CNSL標(biāo)志物,并可能更早提示CNSL的發(fā)生,但仍然需要更多的臨床研究數(shù)據(jù)支持。未來(lái)研究不僅要著眼于發(fā)現(xiàn)新的和更敏感、更特異的腦脊液分析方法和新的標(biāo)志物,還要通過(guò)多中心的大樣本臨床試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的標(biāo)志物、代謝物的臨床實(shí)用性。