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小児急性リンパ芽球性白血病における中枢神経系病変の新しい液体生検マーカーとしてのマイクロRNA-181a
MicroRNA-181a as novel liquid biopsy marker of central nervous system involvement in pediatric acute lymphoblastic leukemia.
PMID: 32571344 PMCID: PMC7310470. DOI: 10.1186/s12967-020-02415-8.
抄録
背景:
難治性中枢神経系（CNS）病変は小児急性白血病における治療失敗の主な原因の一つである。現代の診断法では、中枢神経系疾患はしばしば過小評価されている。より感度が高く、侵襲性の低い中枢神経系の状態指標を探るために、マイクロRNA（miR）の発現と細胞外小胞（EV）の特徴を調べました。
BACKGROUND: Refractory central nervous system (CNS) involvement is among the major causes of therapy failure in childhood acute leukemia. Applying contemporary diagnostic methods, CNS disease is often underdiagnosed. To explore more sensitive and less invasive CNS status indicators, we examined microRNA (miR) expressions and extracellular vesicle (EV) characteristics.
方法:
急性リンパ芽球性白血病（ALL）発見コホートにおいて、カスタムTaqMan Advanced Low-Density Array遺伝子発現カードを用いて47のmiRをスクリーニングしました。検証ステップとして、異なる急性白血病サブタイプの脳脊髄液（CSF）、骨髄（BM）、末梢血サンプルを連続的に採取し、TaqMan Advanced miRNA Assaysを用いて候補のmiRファミリーをさらに精査しました。さらに、CSFからEVに富む小画分を分離し、抗CD63抗体と抗CD81抗体を用いて免疫電子顕微鏡検査を行った。
METHODS: In an acute lymphoblastic leukemia (ALL) discovery cohort, 47 miRs were screened using Custom TaqMan Advanced Low-Density Array gene expression cards. As a validation step, a candidate miR family was further scrutinized with TaqMan Advanced miRNA Assays on serial cerebrospinal fluid (CSF), bone marrow (BM) and peripheral blood samples with different acute leukemia subtypes. Furthermore, small EV-rich fractions were isolated from CSF and the samples were processed for immunoelectron microscopy with anti-CD63 and anti-CD81 antibodies, simultaneously.
結果:
今回の発見研究では、主成分分析により、CNS陽性（CNS）とCNS陰性（CNS）のCSFサンプルのクラスタリングにおけるmiR-181ファミリー（miR-181a-5p, miR-181b-5p, miR-181c-5p）の役割が明らかになりました。CNS ALL患者のCSFサンプルでは、CNS症例と比較して約52倍（n=8 vs. n=10、ΔFC=52.30、p=1.5E-4）、CNS前駆体B細胞サブグループではBM中のmiR-181a発現量が9倍高かった（p=0.04）。中枢神経系白血病の初期診断において、ALLにおけるCSF miR-181a測定の感度は、従来のサイトスピンの感度を大きく上回っていた（90％ vs 54.5％）。ALL患者のCSFサンプルを超遠心分離して得られたペレットは、免疫電子顕微鏡で非定型的なCD63/CD81小EVを高密度に検出した。
RESULTS: Regarding the discovery study, principal component analysis identified the role of miR-181-family (miR-181a-5p, miR-181b-5p, miR-181c-5p) in clustering CNS-positive (CNS) and CNS-negative (CNS) CSF samples. We were able to validate miR-181a expression differences: it was about 52 times higher in CSF samples of CNS ALL patients compared to CNS cases (n = 8 vs. n = 10, ΔFC = 52.30, p = 1.5E-4), and CNS precursor B cell subgroup also had ninefold higher miR-181a levels in their BM (p = 0.04). The sensitivity of CSF miR-181a measurement in ALL highly exceeded those of conventional cytospin in the initial diagnosis of CNS leukemia (90% vs. 54.5%). Pellet resulting from ultracentrifugation of CNS CSF samples of ALL patients showed atypical CD63/CD81 small EVs in high density by immunoelectron microscopy.
結論:
大規模なコホートで検証した結果、miR-181aや特定のEVサブタイプの定量化は、小児ALLにおける中枢神経疾患の経過をモニターし、中枢神経系に指示された治療をさらに調整するための新しいツールを提供する可能性がある。
CONCLUSIONS: After validating in extensive cohorts, quantification of miR-181a or a specific EV subtype might provide novel tools to monitor CNS disease course and further adjust CNS-directed therapy in pediatric ALL.