今天给同学们分享一篇实验文章“Pharmacotypes across the genomic landscape of pediatric acute lymphoblastic leukemia and impact on treatment response，这篇文章发表在Nat Med期刊上，影响因子为82.9。
结果解读：
与ALL药物敏感性的临床特征相关联
对805名患者的白血病细胞进行了18种药物的敏感性测量（图1和表1），共计5,447个50%致死浓度（LC50）测量值（附表1和附表2）。同时，作者对诊断性急性淋巴细胞白血病细胞进行了RNA测序（RNA-seq），将每个患者分为23个独特的亚型之一。在所有药物中，作者观察到药物敏感性存在广泛的个体间变异，平均变异系数为55.3%（范围为8.7-105.4%；扩展数据图1）。
药物敏感性在所有亚型之间有所不同
作者接下来试图表征在ALL的体细胞基因组景观中的药物敏感性。18种药物中有14种显示出亚型间变异的显著性（P < 0.05），例外是泛泡利诺斯他、鲁索利替尼、硼替佐米和多柔比星（图2a，扩展数据图2和补充表4）。
ETV6-RUNX1和高倍体ALL对常用的四种诱导缓解药物（PVDL）非常敏感，重现了这些亚型对化疗的响应性。对于这两种已知有良好预后的亚型，ETV6-RUNX1的PVDL LC中位数为0.18，高倍体为0.26，均显著低于其余亚型的0.41（分别为P < 0.001和P = 0.004）。相比之下，已知预后较差的亚型BCR-ABL1、BCR-ABL1-like和KMT2A的PVDL LC较高（分别为0.46，P = 0.001；0.66，P < 0.001；0.54，P < 0.001，与ETV6-RUNX1相比）。最近发现的预后良好亚型DUX4的PVDL LC为0.33（与ETV6-RUNX1相比，P < 0.001），其L-天冬氨酸酶LC显著较高（0.73与ETV6-RUNX1的0相比，P < 0.001；图2b），与其已知的早期缓解诱导期间仅使用这四种药物的慢速MRD清除一致。
作者还观察到高度亚型依赖的靶向药物敏感性模式。与非高倍体相比，高倍体对维奈替克索的敏感性显著增加（P < 0.001）（图2b）。T细胞急性淋巴细胞白血病（与非T细胞急性淋巴细胞白血病相比，LC 50 0.20，P < 0.001）、TCF3-PBX1（与非TCF3-PBX1相比，LC 50 0.28，P = 0.013；图2b）和BCR-ABL1（与非BCR-ABL1相比，LC 50 0，P < 0.001）对达沙替尼的敏感性也较高，这与作者和其他人的先前研究结果一致 35,36 。BCR-ABL1对依布替尼也敏感（与非BCR-ABL1相比，LC 50 0.09，P = 0.002；扩展数据图3a）。NUTM1对多种抗代谢药物的LC 50 较低：阿糖胞苷的LC 50 0.09（P = 0.007，与非NUTM1亚型相比）、巯基嘌呤的LC 50 0.16（P = 0.002；图2b）和硫鸟嘌呤的LC 50 0（P = 0.0003）。
尽管ETV6-RUNX1样和ETV6-RUNX1 ALL在全球基因表达谱方面几乎相同，但在药物敏感性方面存在显著差异：与ETV6-RUNX1相比，ETV6-RUNX1样ALL对L-天冬氨酸酶（LC 50 0.55比0，P = 0.013）更具抗药性；但对曲美替尼的敏感性增加（LC 50 0.20对比1.0，P = 0.002）。BCR-ABL1、BCR-ABL1样和CRLF2基于全局转录谱和体细胞基因组特征也相互关联，然而这三个亚型对达沙替尼（LC 50 0对比1.0对比0.89，P < 0.001）、巯基嘌呤（LC 50 0.54对比0.97对比0.48，P = 0.016）和泼尼松（LC 50 0.54对比1.0对比0.27，P = 0.047）的敏感性有所不同，但对其他细胞毒性和靶向药物的反应相似（扩展数据图 Fig.4）。与其他T细胞ALL相比（扩展数据图3c-h），早期T细胞前体（ETP）ALL对抗代谢物和非抗代谢物细胞毒性药物更具抗药性：长春新碱（LC 50 0.81对比0.33，P < 0.001）、泼尼松（LC 50 1.0对比0.36，P = 0.009；图 Fig.2b），2b），硫嘌呤（巯基嘌呤LC 50 0.50对0.29；P = 0.017和巯基鸟嘌呤LC 50 0.42对0.12；P = 0.006），阿糖胞苷（LC 50 0.76对0.45，P = 0.023）和多柔比星（LC 50 0.65对0.50，P = 0.001）。ETP显示出与T细胞急性淋巴细胞白血病相比更高的维奈托克拉克敏感性的趋势，尽管在这个相对较小的队列中这种趋势在统计学上并不显著（LC 50 0.46对0.81）。综上所述，作者的数据指出了急性淋巴细胞白血病中新的亚型特异性治疗机会。为了探索多重检验的影响，作者还对这些亚型相关比较进行了Benjamini-Hochberg校正（附表5），大多数关联仍然显著。
所有体外药物敏感性与MRD的关联
作者评估了药物LC与体内反应的关联性，反映在缓解诱导治疗期间的MRD上。对于每个患者，MRD在第15天和第42天进行测量。在本研究中，作者评估了每种药物的线性回归系数（β），其中每个系数的单位变化表示MRD的单位变化（对数转换），即0.30的系数（或log（2））表示抵抗患者的MRD是敏感患者的两倍；-0.30的系数（或log（0.5））表示MRD是一半。系数为零表示抵抗患者和敏感患者之间的MRD没有差异。
与MRD显著相关的药物在B细胞ALL和T细胞ALL之间存在明显差异（图3a，b）。在B细胞ALL中，与第15天和第42天的MRD呈正相关的药物包括L-天冬氨酸酶（β = 0.30；P < 0.001，第15天；β = 0.23；P < 0.001，第42天）、泼尼松龙（β = 0.30；P < 0.001，第15天；β = 0.25；P < 0.001，第42天）、地塞米松（β = 0.28；P < 0.001，第15天；β = 0.17；P < 0.001，第42天）和巯基嘌呤（β = 0.17；P < 0.001，第15天；β = 0.17；P < 0.001，第42天）。此外，硫唑嘌呤（β = 0.18；P < 0.001）和阿糖胞苷（β = 0.15；P = 0.009）也与第15天的MRD相关。对于T细胞ALL，帕诺比尼斯塔（β = 0.56；P = 0.028）和达沙替尼（β = 0.42；P = 0.034）与第15天的MRD呈正相关，而维内替克拉显负相关（β = -0.50；P = 0.039）。奈拉替尼与第42天的MRD呈正相关（β = 0.57；P = 0.025）。
利用纵向MRD数据（第15天和第42天），作者还将患者分为诱导治疗抵抗力增加的组，即早期清除白血病并保持MRD阴性的患者最为敏感，而两个时间点均具有高MRD的患者最为抵抗。在B细胞ALL中，泼尼松和L-天冬氨酸酶LC 50 随着MRD类别的上升而逐渐增加（两者的P值均小于0.001；图3c），但在T细胞ALL中则不然（泼尼松的P值为0.136，L-天冬氨酸酶的P值为0.349；扩展数据图5），表明药物抵抗对MRD的影响具有特定于谱系的效应。更重要的是，白血病细胞对泼尼松的抵抗在体外最能预测MRD的持续性（即第42天的MRD阳性）。相反，白血病细胞对L-天冬氨酸酶的敏感性与早期MRD清除（即第15天的MRD阴性）最为显著相关。
药物类型定义了不同的急性淋巴细胞白血病亚型和预后
为了解决药物敏感性测量中的缺失问题，作者使用顺序回归多重插补（n = 10）来填补LC 50 值。将无监督的层次聚类分析应用于一个8,050 × 18数据点的矩阵，作者观察到6个ALL病例的聚类，具有独特的药物反应表型模式（图4）。
集群I的定义是对达沙替尼和伊布替尼敏感，而集群II对维内替克和曲美替尼敏感。集群III中的病例普遍对L-天冬氨酸酶和泼尼松敏感。集群IV对泼尼松的敏感性与集群III相似，但在L-天冬氨酸酶抵抗方面有所不同。集群V是最抵抗的群体，在所有细胞毒性药物（类固醇、L-天冬氨酸酶、长春新碱、多柔比星和硫嘌呤类药物）中具有最高的LC 50 。然而，该群体对曲美替尼、维内替克和伊布替尼等靶向药物也表现出一定的敏感性。集群VI的药物敏感性特征更加多样，对糖皮质激素具有一致的抵抗性，但对其他细胞毒性或靶向药物的反应不一。
总体而言，每个基于药物敏感性的聚类中都存在高度的体细胞基因组异质性（P < 0.001）。聚类I主要由对达沙替尼敏感的亚型组成，即BCR-ABL1（27%）和T细胞急性淋巴细胞白血病（50%）。聚类II中高度比例为超二倍体（41%）。聚类III中ETV6-RUNX1的比例最高（41%），其次是超二倍体急性淋巴细胞白血病（23%），可能由对化疗敏感的低风险急性淋巴细胞白血病组成。聚类IV非常异质，代表了19种不同的亚型。在这个聚类中，DUX4（9%）和KMT2A（6%）的比例较高。聚类V中有更高比例的T细胞急性淋巴细胞白血病（31.6%），ETP ALL（10.5%）和BCR-ABL1样（5.3%）。聚类VI的亚型组成也非常多样，高度流行的是KMT2A（6.5%）和BCR-ABL1样（4.3%），而TCF3-HLF仅出现在这个聚类中，所有这些都与不良预后相关。
MRD反应在药物敏感性亚型群中也存在显著差异（P < 0.001，分别对应第15天和第42天的MRD）。亚型群I、II和III代表了早期白血病迅速清除的患者（分别为第15天MRD阴性的比例为43%、39%和46%），相比之下，亚型群IV、V和VI的比例较低（分别为28%、21%和22%），尽管亚型群I中也有相当大比例的难治性患者（MRD第15天≥5%的比例为33%）。到了第42天，亚型群I、II和III仍然表现出较高的MRD阴性率（分别为86%、82%和93%）。亚型群IV患者在第15天MRD阳性率较高，但在随后的诱导治疗中，MRD清除率明显提高，到了第42天MRD阴性比例为85%，这是作者之前对DUX4亚型报道过的典型反应。相比之下，亚型群V和VI表现出持续的不良反应，有更高比例的病例在第42天显示MRD阳性。
最后，作者评估了药物敏感性聚类模式与ALL治疗结果的关联，重点关注了Total Therapy XV和XVI试验，这些试验的长期生存数据已经成熟。除了患者中白细胞计数<50×10^9/L的比例较高外，本分析中包含和排除的患者在临床特征上没有差异（附表6）。事件无病生存（EFS）在6个药物敏感性聚类中显著不同（P = 0.037；图5a），即使在调整了第42天MRD后，药物敏感性聚类仍然具有预后价值（附表7）。以类固醇和噻嗪核苷敏感性为特征的III和IV类聚类具有最好的生存结果，与MRD迅速清除相一致。相比之下，以达沙替尼敏感性为主要特征的I类聚类在这个队列中的结果最差。事实上，这一组中的三个事件都发生在达沙替尼敏感性的T细胞ALL病例中，而BCR-ABL1 ALL病例中没有发生。因此，作者评估了97名T细胞急性淋巴细胞白血病患者中达沙替尼敏感性的预后意义，其中没有接受达沙替尼治疗的患者。作者发现较高的达沙替尼敏感性（LC 50 < 0.25）与较差的事件自由生存期（风险比= 3.3，95%置信区间（CI）= 1.3-10.8，P = 0.026；图 Fig.5b）相关。达沙替尼敏感性在T细胞急性淋巴细胞白血病中的预后影响大于MRD，并在调整MRD后仍然显著（附表8）。
总结
总之，作者全面地描述了儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）中不同分子亚型的药物反应特征，评估了药物敏感性与患者早期治疗反应的关联，并探索了基于药物分型的ALL亚群分组及其对生存结果的影响。作者的研究结果具有潜在的临床意义，因为它们为设计新的联合治疗方案提供了新的见解，特别是与ALL分子亚型相结合。通过这些方法，未来的治疗可以个体化，进一步改善每个儿童ALL的预后。对这篇文章的思路感兴趣的老师，欢迎咨询！
