联合基因组断点与阅读框分析：提升ALK融合转录本功能预测准确性的新策略

*仅供医学专业人士阅读参考

新分类法破解ALK融合预测难题，为肺癌精准治疗提供关键依据。

随着精准医学在非小细胞肺癌（NSCLC）治疗中的深入应用，ALK融合已成为继EGFR之后又一重要的治疗靶点。尽管ALK抑制剂已显著改善患者预后，但如何准确预测ALK融合在RNA水平的表达仍是当前临床检测中的关键挑战。发表于

Scientific Reports

研究背景

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其中NSCLC占绝大多数。传统治疗手段如手术、化疗和放疗在晚期患者中疗效有限，且伴随明显毒副作用。靶向治疗的出现为携带特定驱动基因突变的患者带来了希望。ALK融合作为NSCLC中重要的致癌驱动类型，尤其在年轻、非吸烟的肺腺癌患者中较为常见。

目前，ALK融合的检测方法包括荧光原位杂交、免疫组织化学、逆转录聚合酶链反应以及二代测序等。其中，DNA NGS因其高灵敏度、广覆盖性和对未知融合的识别能力，已成为临床检测的重要手段。然而，ALK基因断点分布的复杂性——包括内含子与外显子区域的多样性——使得仅凭DNA水平的断点信息难以准确预测其在RNA水平的表达情况，进而影响治疗决策的制定。

研究方法与样本特征

本研究回顾性分析了2017年1月至2021年12月期间在中国多家医院收集的131例经DNA NGS检测为ALK重排阳性的NSCLC患者样本。所有样本均进行了DNA与RNA的NGS同步测序，其中99例为经典的EML4-ALK融合，32例为与其他伙伴基因形成的罕见ALK融合。

DNA提取自福尔马林固定石蜡包埋组织，采用覆盖825个癌症相关基因全部编码外显子及44个常见重排基因内含子的靶向panel进行测序。RNA测序则采用包含395个常见融合基因全长转录本的FusionCapture panel，通过Illumina NovaSeq 6000平台完成。融合事件的识别要求至少存在4对跨越断点的独特读段支持。

图1 DNA NGS和RNA NGS的ALK融合筛选流程

研究结果

ALK融合的转录本表达情况

在同时完成DNA与RNA测序的样本中，经典ALK融合的RNA水平阳性率为88%，而罕见ALK融合的阳性率为75%。这一结果提示，尽管DNA NGS可有效识别融合事件，但其在RNA水平的表达存在一定不确定性，尤其在非典型融合中更为明显。

断点分布特征

• 进一步分析显示，ALK驱动基因的断点分布具有明显的类型特异性。在经典ALK融合中，86%的断点位于内含子19，其余分布于内含子16–18、20–21及外显子19–20。而在罕见ALK融合中，除内含子19外，还出现了内含子1–3、6、9等独特断点，提示其融合机制更为复杂。

• 染色体分布分析表明，ALK融合以染色体内重排为主，82%的伙伴基因位于2号染色体，包括EML4、DCTN、STRN等，进一步支持了空间邻近性在融合形成中的重要作用。

图2 ROS1基因重排断裂点的分布模式

(A)ALK融合的断裂点分布模式 (B)典型ALK融合的断裂点比例 (C)罕见ALK融合的断裂点比例。

二级分类策略提升预测准确性

为提升RNA水平表达的预测准确性，研究者提出了一种二级分类方法：第一级根据ALK断点是否为常见断点（如内含子19）进行分类；第二级则进一步根据融合结构特征分为以下四类：

• 单纯互斥融合：ALK仅位于5’端；

• 阅读框内融合：断点位于内含子且保持阅读框完整；

• 阅读框移位融合：内含子断点导致阅读框破坏；

• 外显子断点融合：断点位于外显子区域。

研究结果显示，在经典ALK融合中，仅使用常见断点分类时，转录本预测准确率为90%；若结合常见断点与阅读框内特征，准确率可提升至95.4%；而结合常见断点与外显子断点时，准确率可达100%。对于罕见ALK融合，结合常见断点与阅读框移位或单纯互斥类型时，预测准确率同样可达100%。

图3 经典ALK融合中转录本预测的准确性

讨论与临床意义

本研究通过系统分析ALK融合的断点分布与结构特征，构建了一种可显著提升RNA水平表达预测准确性的分类模型。该策略不仅弥补了DNA NGS在功能预测方面的不足，也为临床提供了更具操作性的检测与判断流程。

技术优势与临床适用性

与传统FISH和IHC相比，DNA NGS具有更高的通量与灵敏度，能够同时检测已知与未知融合。然而，其局限性在于无法直接反映融合基因的转录活性。本研究通过引入RNA NGS作为验证工具，并结合断点与阅读框的双重分类，有效解决了这一瓶颈问题。特别是在罕见ALK融合中，该策略将预测准确性从45%提升至100%，显示出强大的临床转化潜力。

对治疗策略的启示

根据本研究提出的算法，临床检测中可优先使用DNA NGS进行初步筛查。若检测到常见断点，通常可直接视为可行动变异；若为罕见断点，则需进一步结合二级分类判断其功能性。例如，在经典ALK融合中，若为阅读框内或外显子断点类型，可推荐使用ALK抑制剂；若为阅读框移位，则提示融合可能无功能，需谨慎用药。

此外，本研究还发现，单纯互斥型ALK融合（即ALK位于5’端）在RNA水平的表达率较低，提示该类融合可能不具备驱动能力，或需通过RNA测序进一步确认。这一发现对既往以3’端ALK为治疗靶点的传统认知提出了补充与修正。

局限与展望

本研究为回顾性分析，样本来源单一，且使用的参考基因组为hg19，未来研究应采用hg38以提升结构变异的注释准确性。此外，不同伙伴基因对ALK抑制剂疗效的影响尚未完全明确，仍需前瞻性研究进一步验证本分类策略在多样化人群中的适用性。

尽管存在上述局限，本研究首次系统性地将断点类型与阅读框状态相结合，构建了一套可广泛应用于临床的ALK融合功能预测体系。随着多组学检测技术的普及与精准医疗的深入推进，该策略有望成为ALK阳性NSCLC患者个体化治疗的重要工具。

结语

本研究证实，通过联合DNA NGS与RNA NGS，并结合基于断点与阅读框的二级分类策略，可显著提升ALK融合转录本功能的预测准确性。这一综合方法不仅优化了ALK融合的临床检测路径，也为精准筛选适合ALK抑制剂治疗的患者提供了科学依据，进一步推动了肺癌精准医疗的发展。

参考文献：

[1] Yang Q, et al. Combined utility of genomic breakpoints and frame is a reliable predictor of ALK transcript function. Sci Rep. 2025 Mar 11;15(1):8437.

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