该研究由哈佛大学Dana-Farber癌症研究所、Broad研究所等多家全球顶尖机构联合完成,标志着急性白血病分子诊断正式迈入“实时、全面、精准”的新时代。
研究亮点速览
✅ 定义38个具有临床意义的甲基化类别,揭示遗传检测无法捕捉的异质性
✅ 开发AI模型 MARLIN(Methylation- and AI-guided Rapid Leukemia Subtype Inference)
✅ 实现纳米孔测序数据的实时分析,低覆盖度下仍可快速准确分类
✅ 临床验证:5例疑似患者,5例全部准确预测,平均响应时间<2小时

图1、首例疑似病例的实时分类

图2、对第二例疑似病例进行实时分类
为什么是
“表观基因组”+“三代测序”?
• 流式细胞术免疫分型
• 荧光原位杂交(FISH)
• 染色体核型分析、
• 靶向基因测序
本研究另辟蹊径,聚焦于全基因组DNA甲基化模式—这是连接基因型与表型的关键调控层,能够稳定反映肿瘤的生物学本质与发育轨迹。
结合Oxford Nanopore三代测序技术,无需亚硫酸氢盐转化,直接通过电信号读取天然DNA中的5-甲基胞嘧啶(5mC)修饰状态,实现:
• 实时测序
• 原位甲基化检测
• 数分钟内即可获得部分数据用于初步判断
MARLIN:
AI赋能的“智能诊断引擎”
输出 38类急性白血病亚型的概率预测
• 实时更新机制:随着测序深入,预测置信度持续提升
• 高灵敏度与特异性:即使在极低测序深度下也能实现可靠分类
• 自适应学习框架:支持未来新亚型的扩展与集成

图3、对使用纳米孔测序技术进行测序的回顾性患者队列的分析
发现更多隐藏真相:超越基因检测的“异质性解码器”
更令人振奋的是,该方法不仅能复现传统分类结果,还能揭示遗传变异之外的疾病异质性。
• 在NPM1突变AML中,发现多个不同甲基化亚群,预后差异显著;
• 某些携带CEBPA突变但不属于“典型CEBPA甲基化类”的病例,实际预后更差,提示不应简单归为“良好风险”;
• 成功识别出一批无明确驱动突变但具有强烈HOXA/B基因激活特征的AML病例,可能适合使用新型menin抑制剂靶向治疗。
从“以天计”到“以小时计”:临床价值重大
• 儿童及婴儿急性白血病(尤其是KMT2A-r等高频亚型)
• 难治/复发病例的重新分型
• 临床试验入组前的快速筛选
这项技术的成功应用,预示着一个全新诊疗模式的到来:
抽骨髓 → 上机测序 → AI实时解读 → 医生制定方案
全程在几小时内完成,极大缩短了“怀疑→确诊→治疗”的链条,真正实现“早诊早治”。
未来,随着便携式纳米孔设备(如MinION)的普及,甚至有望在基层医院、偏远地区或移动医疗单元中实现“移动式精准诊断”,推动优质医疗资源下沉。
三代测序
在临床疾病诊断中的应用优势
• 无需PCR扩增:避免GC偏倚和扩增偏好性,适用于低起始量或降解样本。
• 实时测序与即时分析:支持边测序边分析(real-time analysis),2小时内完成亚型预测,加速急性白血病诊断。
• 直接检测表观遗传修饰:通过电流信号识别DNA甲基化(5mC)等标记,无需繁琐前处理。
• 辅助模糊表型归类:甲基化图谱客观反映肿瘤发育轨迹,明确混合表型白血病(MPAL)的谱系归属。
• 推动个体化医疗:融合甲基化、转录组、突变谱等多模态数据(如MARLIN框架),同步获取SV、SNV、表观修饰信息,指导靶向用药(如FLT3-ITD阳性患者适用抑制剂)。
• 降低总体成本:“一测多得”特性可替代多项独立检测,减少住院等待和无效治疗。
• 标准化与可复制性强:开源工具(MARLIN)和参考数据库支持跨机构一致分类,消除地域诊断差异。
结语:
科技重塑临床实践
当人工智能遇见三代测序,当表观基因组走进急诊室,我们离 “精准医疗” 的理想又近了一步。
未来,这种“测序即诊断”的模式或将扩展至其他恶性肿瘤与急重症领域,开启一个全新的智慧医疗学时代。
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Steinicke, T.L., Benfatto, S., Capilla-Guerra, M.R. et al. Rapid epigenomic classification of acute leukemia. Nat Genet (2025). https://doi.org/10.1038/s41588-025-02321-z
