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华山医院脑脊液检验中心自从去年9月成立以来,以服务中枢神经系统疾病的诊治为宗旨,以创新脑脊液检测新方法,钻研脑脊液检测新技术,完善脑脊液检测项目,提高脑脊液诊断水平为己任。本月,华山医院脑脊液检验中心发表了二篇文章,一篇首次验证了CSF游离轻链的参考区间,进一步探讨了CSF 游离轻链对于PCNSL的诊断敏感性和特异性,并探索了CSF游离轻链 κ/λ比值(FLCr)在监测PCNSL患者治疗效果方面的价值。另一篇分析了乳腺癌和肺癌脑膜转移(LM)患者脑脊液肿瘤微环境的单细胞转录组特征,有望为LM的机制研究、诊断和治疗提供新方向。
一、 脑脊液游离轻链检测辅助对原发性中枢神经淋巴瘤诊断及疗效监测
原发性中枢神经系统淋巴瘤(PCNSL)是一种罕见的原发性淋巴结外非霍奇金淋巴瘤(NHL),恶性程度高、发展迅速。PCNSL起源于脑实质、颅神经、软脑膜、眼睛或脊髓,其他部位通常不受累。其最常见的病理类型是弥漫大B淋巴细胞(DLBCL)。尽管应用大剂量甲氨蝶呤的联合化疗可提高PCNSL的总生存率中位数,但50%的PCNSL患者在治疗后复发,15%的患者为难治性PCNSL,其预后通常较差。目前,通过立体定向活检是确诊该肿瘤的金标准,但必须对患者进行有创性操作。而通过影像学检查来诊断则存在鉴别困难的问题。已有研究发现,脑脊液(CSF)游离轻链(FLC)与中枢神经系统淋巴瘤发生和发展存在相关性。
CSF FLC 正常参考区间的验证
研究团队对60名(31名男性,29名女性)7至85岁的正常人的CSF FLC进行了分析,CSF FLC浓度为非正态分布。采用第95百分位为CSF FLC的正常上限。入组正常人群的CSF κ FLC浓度为0.035-1.07 mg/L。中位数和95%位数分别为0.26和0.41 mg/L。0.41 mg/L为CSFκFLC的正常上限,与厂商的参考区间(<0.34 mg/L)无统计学差异(P=0.50)。厂商并没有建立CSF λ FLC的参考值范围,根据入组人群建立的参考区间为<0.62 mg/L。
PCNSL患者CSF FLC水平的研究
45例PCNSL和30例其他神经系统疾病患者的CSF κ FLC中位数水平分别为0.26 mg/L(0.08-48.60 mg/L)和0.16 mg/L(0.06-1.62 mg/L),具有显著性差异(P=0.02)。PCNSL患者CSF λ FLC水平与其他神经系统疾病患者无差异。然而,PCNSL患者和非PCNSL 患者CSF FLCr的水平具有显著差异(P=0.02)。
CSF FLCr对PCNSL的诊断价值
PCNSL患者CSF FLCr中位数为正常对照组的两倍(0.54 vs.0.25;P<0.001)。ROC曲线分析表明,曲线下面积(AUC)值为0.802(95%可信区间:0.726-0.877)。Youden指数为0.50,CSF FLCr的最佳临界值为0.35,诊断敏感性和特异性分别为78%和72%。
CSF FLC对PCNSL疗效的监测
PCNSL患者治疗前CSF κ和λ FLC浓度中位数分别为0.64和0.57 mg/L。治疗后,CSF κ FLC水平明显低于PCNSL患者的初始诊断水平。PCNSL患者治疗前CSF FLCr中位数高于治疗后(0.85 vs.0.45,P<0.001)。
研究结论
这是首个对中国PCNSL患者中进行CSF FLC诊断和疗效监测价值的研究。本研究的数据进一步证明了CSF FLC可作为PCNSL早期诊断和监测疗效的一种新型生物标志物。该成果“Application of cerebrospinal fluid free light chain in diagnosis of primary central nervous system lymphoma and monitoring of associated chemotherapy efficacy”已近期发表于Clinica Chimica Acta杂志,第一作者为华山医院检验科胡尧和项瑾,通讯作者为华山医院关明教授和陈波斌教授。
二、 单细胞RNA测序揭示乳腺癌和肺癌软脑膜转移瘤脑脊液肿瘤环境特征
乳腺癌(BC)和肺癌(LC)脑膜转移(LM)患者的预后极差,且此类患者脑脊液(CSF)肿瘤微环境(TME)在单细胞水平上的特征还未可知。
复旦大学附属华山医院检验科关明课题组联合上海市第九人民医院张超课题组和江苏省人民医院检验学部潘世扬课题组基于GEO数据库的10Χ genomics单细胞转录组数据分析LM患者的CSF细胞特征,包括5例BC-LM和LC-LM患者的脑脊液样本,以及4例特发性颅内高压(IIH)脑脊液样本(对照)。同时对一例BC-LM患者的脑脊液样本进行10Χ genomics单细胞转录组测序并分析相关特征,以此来佐证预期的结果。
研究内容
联合课题组分析了26,274个CSF单细胞转录组数据(four controls vs. five LM),并最终将他们分类为9个类别。研究人员分析了CSF免疫细胞的特征,发现LM患者脑脊液巨噬细胞表现出M2型巨噬细胞的特征,M2型巨噬细胞和调节性T细胞(Treg)的出现提示LM患者CSF表现出免疫抑制的微环境。
接着研究人员集中分析乳腺癌LM(BC-LM)患者脑脊液循环肿瘤细胞(CSF-CTC)的特征,通过PAM50模型将BC-LM患者的CSF-CTC分为5种亚型。配体受体相关性分析表示5种亚型CSF-CTC和巨噬细胞相互作用最多,且MDK-SORL1和MDK-LRP1配体受体普遍作用,MDK具有调控脑脊液巨噬细胞向M2型分化的潜力。5种亚型特异性CSF-CTCs表现出很大的异质性,主要表现在细胞增殖能力和癌睾丸抗原表达方面。另外基因调控网络 (GRNs) 分析显示转录因子 SREBF2 在五种亚型特异性 CSF-CTC 中被普遍激活。
最后,单细胞转录组测序了一例BC-LM患者的CSF样本,对6944个细胞进行分析,同样发现CSF表现出免疫抑制状态,5种亚型CSF-CTC与巨噬细胞配体受体相互作用密切,且异质性明显。GRN分析同样显示SREBF2在CSF-CTC中被普遍激活。
研究结论
本研究率先分析了乳腺癌和肺癌脑膜转移(LM)患者脑脊液肿瘤微环境的单细胞转录组特征,有望为LM的机制研究、诊断和治疗提供新方向。该成果“Single-cell RNA sequencing reveals the characteristics of cerebrospinal fluid tumour environment in breast cancer and lung cancer leptomeningeal metastases”已近期发表于Clinical and Translational Medicine杂志,文章的第一作者为江苏省人民医院检验科阮浩宇和第二军医大学生理学系王哲,通讯作者为江苏省人民医院潘世扬教授、华山医院关明教授以及上海市第九人民医院张超教授。