上海地區(qū)血液EGFR 基因突變檢測(cè)室間質(zhì)量評(píng)價(jià)回顧分析

范曉瑜 史春麗 肖艷群 王雪亮

表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）屬受體酪氨酸激酶家族，主要定位于細(xì)胞膜。EGFR 被配體激活后啟動(dòng)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子激活基因的轉(zhuǎn)錄，參與細(xì)胞遷移、黏附、增殖、凋亡等過(guò)程。EGFR 突變檢測(cè)對(duì)于接受EGFR 酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor，TKI）治療的非小細(xì)胞肺癌患者至關(guān)重要。肺癌組織中EGFR 突變狀態(tài)目前被認(rèn)為是預(yù)測(cè)TKI 治療反應(yīng)和疾病預(yù)后的金標(biāo)準(zhǔn)［1］。然而，有時(shí)卻無(wú)法采集到合格的組織樣本進(jìn)行EGFR 突變檢測(cè)，如無(wú)法活檢、取樣失敗或樣本量太少等［2-3］，此時(shí)需要其它來(lái)源的標(biāo)本行基因突變檢測(cè)。大量研究表明腫瘤細(xì)胞和組織死亡后，腫瘤細(xì)胞DNA可以從原發(fā)腫瘤灶和/或局部轉(zhuǎn)移部位釋放進(jìn)入血液，此類(lèi)DNA 稱(chēng)為血液游離DNA（cell free DNA，cfDNA）［4］。cfDNA 進(jìn)行基因突變檢測(cè)具有以下特點(diǎn)：1.操作簡(jiǎn)便；2.可動(dòng)態(tài)追蹤療效。因此利用血液中cfDNA 進(jìn)行EGFR 突變檢測(cè)已成為可行的組織樣本的替代選擇［5］。

目前臨床上血液EGFR 突變檢測(cè)常用方法有擴(kuò)增阻滯突變系統(tǒng)（amplification refractory mutation system，ARMS）、高通量測(cè)序（next-generation sequencing，NGS）、數(shù)字PCR（Digital PCR，dPCR）等，方法學(xué)眾多導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果間可能存在差異。同時(shí)，cfDNA 片段小［6］、半衰期短［7］、含量低［8］，檢測(cè)過(guò)程繁瑣，對(duì)操作人員技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求較高，每個(gè)步驟出現(xiàn)問(wèn)題均可導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)問(wèn)題，從而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。本研究制備可模擬cfDNA 的樣本，并將其作為室間質(zhì)量評(píng)價(jià)（external quality assessment，EQA）樣本開(kāi)展EGFR 基因突變檢測(cè)的EQA 活動(dòng)，以期發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)過(guò)程中所存在問(wèn)題，達(dá)到改進(jìn)和提高檢測(cè)質(zhì)量的目的。

1 材料與方法

1.1 細(xì)胞

1.1.1 培養(yǎng)試劑

RPMI 1640 培養(yǎng)基（貨號(hào)：A1049101）、Ham's F-12K 培養(yǎng)基（貨號(hào)：21127022）、Leibovitz's L-15培養(yǎng)基（貨號(hào)：11415064）、胎牛血清（Fetal Bovine Serum，F(xiàn)BS；貨 號(hào)：10099141C）和 胰 蛋 白 酶（0.25%）（貨號(hào)：25200114）購(gòu)自美國(guó)Gibco 公司（規(guī)格：500 mL/瓶）。

1.1.2 細(xì)胞系種類(lèi)和培養(yǎng)方法

實(shí)驗(yàn)所需細(xì)胞系、攜帶突變位點(diǎn)、購(gòu)買(mǎi)來(lái)源和相應(yīng)的培養(yǎng)方法，見(jiàn)表1。

表1 細(xì)胞和培養(yǎng)條件Table 1 Cells and culture conditions

1.2 試劑

DNA 提取試劑盒（德國(guó)Qiagen 公司，貨號(hào)：69506）；游離DNA 提取試劑盒（美國(guó)ThermoFisher Scientific 公司，貨號(hào)：A29319）；雙鏈DNA 高靈敏度熒光定量試劑盒（美國(guó)ThermoFisher Scientific公司，貨號(hào)：Q33231）；人類(lèi)EGFR 基因突變檢測(cè)試劑盒（廈門(mén)艾德公司，貨號(hào)：ADx-EG14-LC）；Agilent2100 生物芯片分析系統(tǒng)配套試劑（美國(guó)Agilent公司）；dPCR 熒光探針（美國(guó)ThermoFisher Scientific公司）；dPCR 配套試劑（美國(guó)Bio-Rad 公司）。

1.3 儀器

二氧化碳培養(yǎng)箱（德國(guó)Memmert 公司，型號(hào)：INC153）；超聲波破碎儀（美國(guó)Covaris 公司，型號(hào)：LE220）；Qubit 3.0 熒光定量?jī)x（美國(guó)ThermoFisher Scientific 公司，型號(hào)：Q33216）；生物分析儀（美國(guó)Agilent 公司，型號(hào)：2100）；液滴數(shù)字PCR 儀（美國(guó)Bio-Rad 公司，型號(hào)：QX200）；熒光定量PCR 儀（瑞士Roche 公司，型號(hào)：Cobas Z480）。

1.4 質(zhì)控品制備

培養(yǎng)細(xì)胞提取基因組DNA，經(jīng)超聲波破碎儀對(duì)各細(xì)胞基因組DNA 進(jìn)行打斷，參數(shù)如下：功率峰值為450 W，負(fù)載比為30%，爆發(fā)周期數(shù)為200，處理時(shí)間為240 秒。打斷后得到不同細(xì)胞來(lái)源的小片段DNA，加入血漿后抽提cfDNA，采用Qubit 3.0 熒光定量?jī)x測(cè)定cfDNA 濃度；利用Agilent 2100 生物分析儀分析cfDNA 片段的大小分布；利用QX200 液滴數(shù)字PCR 儀分析突變頻率，使用QuantsSoft 軟件對(duì)陰性和陽(yáng)性液滴數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后對(duì)突變頻率進(jìn)行分析。制備好的樣本置于-20℃冷凍保存。

1.5 室間質(zhì)量評(píng)價(jià)

EQA 樣本盤(pán)包括一支野生型樣本及四支突變型樣本。隨機(jī)編號(hào)后將樣本盤(pán)經(jīng)冷鏈運(yùn)輸至參評(píng)實(shí)驗(yàn)室，要求其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使用其常規(guī)檢測(cè)系統(tǒng)（包括儀器、試劑和方法等）進(jìn)行檢測(cè)并回報(bào)結(jié)果。按臨床實(shí)驗(yàn)室EQA 要求評(píng)價(jià)其檢測(cè)能力，得分100 為成績(jī)優(yōu)秀，得分80～99 為合格，得分小于80 為不合格，室間質(zhì)評(píng)成績(jī)?yōu)榉系臉颖緮?shù)/總樣本數(shù)×100。

2 結(jié)果

2.1 樣本評(píng)估結(jié)果

將不同細(xì)胞來(lái)源的人工模擬cfDNA 片段上機(jī)檢測(cè)，經(jīng)鑒定其片段長(zhǎng)度約160～180 bp，見(jiàn)圖1。將其用血漿稀釋后，經(jīng)dPCR 檢測(cè)證實(shí)其突變頻率約為0.9%，見(jiàn)圖2。ARMS 檢測(cè)結(jié)果顯示各制備人工模擬cfDNA 攜帶突變與預(yù)期結(jié)果一致。見(jiàn)圖3。

圖1 cfDNA 片段長(zhǎng)度分布Figure 1 The size distribution of cfDNA fragment

圖2 突變頻率驗(yàn)證Figure 2 Validation of mutation heterogeneity rate

圖3 室間質(zhì)量評(píng)價(jià)樣本熒光PCR 擴(kuò)增曲線Figure 3 Fluorescence PCR amplification curve of external quality assessment samples

2.2 參評(píng)實(shí)驗(yàn)室回報(bào)情況和室間質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

2019 年至2021 年分別收到有效回報(bào)結(jié)果33、29 和27 份。參評(píng)實(shí)驗(yàn)室最常用的方法為ARMS法（66.7%、75.9%和74.1%），其次為dPCR 法（12.1%、13.8%和14.8%）和NGS 法（21.2%、10.3%和11.1%）。按照結(jié)果評(píng)價(jià)原則，2019 年26 家實(shí)驗(yàn)室（78.8%）回報(bào)結(jié)果完全正確（100 分），4 家（12.1%）成績(jī)合格（80 分），3 家（9.1%）成績(jī)不合格（＜80 分）；2020 年26 家實(shí)驗(yàn)室（89.7%）回報(bào)結(jié)果完全正確（100 分），2 家（6.9%）成績(jī)合格（80 分），1 家（3.4%）成績(jī)不合格（＜80 分）；2021 年26 家實(shí)驗(yàn)室（96.3%）回報(bào)結(jié)果完全正確（100 分），1 家（3.7%）成績(jī)不合格（＜80 分）。見(jiàn)表2。

表2 參評(píng)實(shí)驗(yàn)室所用方法和檢測(cè)能力［n（%）］Table 2 Methods and performance scores of participating laboratories［n（%）］

3 次EQA 活動(dòng)中，樣本整體符合率分別為92.7%、97.2%、98.5%。野生型樣本未見(jiàn)上報(bào)假陽(yáng)性結(jié)果；突變型樣本上報(bào)結(jié)果均出現(xiàn)假陰性情況。其中1912 號(hào)樣本復(fù)合突變（p.T790M+p.L858R）符合率最低，為81.8%，部分實(shí)驗(yàn)室僅檢出其中一種突變類(lèi)型，存在漏檢情況。見(jiàn)表3。野生型樣本和突變型樣本的符合率分別為100%（89/89）和94.9%（338/356）。見(jiàn)表4。

表3 EGFR 基因突變檢測(cè)樣本盤(pán)組成和室間質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果［n（%）］Table 3 Sample panels of EGFR gene mutation detection and results of external quality assessment［n（%）］

表4 野生型樣本和突變型樣本的符合率Table 4 Conformity rate of wild type sample and mutant type sample

3 討論

EGFR 基因突變的準(zhǔn)確檢測(cè)對(duì)于靶向藥物的選擇及預(yù)后判斷至關(guān)重要。在無(wú)法獲得合格腫瘤組織樣本或需動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)療效時(shí)，血液中cfDNA 可作為組織樣本的替代選擇。然而血液cfDNA 存在以下特殊性質(zhì)：①片段較短，約166 bp［6］；②半衰期快，約為16 分鐘～2 小時(shí)［7］；③含量較低，血液中cfDNA 濃度約為1 000 ng/mL，平均180 ng/mL［8］。由于上述特性，進(jìn)行cfDNA 檢測(cè)時(shí)易出現(xiàn)抽提失敗等原因?qū)е碌募訇幮越Y(jié)果。此外，由于檢測(cè)方法學(xué)的高敏感性，易造成污染而出現(xiàn)假陽(yáng)性情況。為保證檢測(cè)質(zhì)量，需要采取有效的質(zhì)量保證措施，如利用合適的cfDNA 質(zhì)控品監(jiān)控檢測(cè)全過(guò)程。

cfDNA 質(zhì)控品制備過(guò)程中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對(duì)基因組進(jìn)行剪切以獲得片段化DNA，目前主流方法包括超聲法和酶切法［9-10］。已有研究利用超聲打斷基因組DNA 獲取cfDNA 樣本，用于無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)EQA 活動(dòng)中，結(jié)果證實(shí)其作為EQA 樣本有較好的適用性［10］。本研究通過(guò)超聲法制備人工模擬cfDNA，鑒定顯示cfDNA 片段長(zhǎng)度約160～180 bp，加入血漿后檢測(cè)突變頻率約為0.9%，這表明通過(guò)超聲法制備的cfDNA 質(zhì)控品可較大程度接近真實(shí)血液cfDNA 片段分布，從而較好模擬臨床樣本。

本中心于2019 年至2021 年利用制備的質(zhì)控品組織實(shí)施血液EGFR 基因突變檢測(cè)EQA 活動(dòng)。三次結(jié)果顯示，成績(jī)優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)室分別為78.8%（26/33），89.7%（26/29），96.3%（26/27），表明參評(píng)實(shí)驗(yàn)室血液EGFR 基因突變檢測(cè)能力整體較好且逐年提高。三次EQA 回報(bào)結(jié)果中，符合率最低樣本為1912 號(hào)復(fù)合突變（p.T790M+p.L858R）（81.82%）和1913 號(hào)p.L861Q 突變（87.88%），其中分別有83.33%（5/6）和100%（3/3）的結(jié)果為假陰性。分析導(dǎo)致樣本不符合原因如下：①cfDNA 含量較低且高度片段化，不同提取試劑結(jié)合效率差別可能較大［11］；②假陰性結(jié)果可能由于EQA 樣本突變頻率較低，檢測(cè)人員操作誤差造成，如cfDNA 抽提得率低等；假陽(yáng)性結(jié)果可能因?yàn)椴僮鬟^(guò)程中交叉污染所致。③假陰性結(jié)果中有87.5%（7/8）是由實(shí)驗(yàn)室自建方法回報(bào)，未進(jìn)行充分的方法學(xué)確認(rèn)也可能是上述情況發(fā)生的重要因素之一。因此，為提高檢測(cè)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)室可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：①選擇合適的提取試劑，并充分評(píng)估cfDNA 抽提效率；②進(jìn)一步加強(qiáng)人員培訓(xùn)，以減少人員操作失誤，也可通過(guò)使用全自動(dòng)核酸提取儀以避免操作誤差；③對(duì)于實(shí)驗(yàn)室自建方法，應(yīng)進(jìn)行充分的性能確認(rèn)后再投入后續(xù)使用。

綜上所述，利用細(xì)胞系制備的血液EGFR 基因突變樣本可充分模擬臨床樣本，達(dá)到監(jiān)控檢測(cè)全過(guò)程的目的。EQA 結(jié)果表明大部分實(shí)驗(yàn)室EGFR基因突變檢測(cè)能力良好，但部分實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力尚需提高。血液EGFR 基因突變EQA 可改進(jìn)和提高臨床實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的整體質(zhì)量，為臨床合理靶向用藥提供有效指導(dǎo)。