利用液体活检揭示颅外动静脉畸形中RAS-MEK通路体细胞致病性变异的研究

《Communications Medicine》：Harnessing liquid biopsy to unveil RAS-MEK pathway somatic pathogenic variants in extracranial arterio-venous malformations

　　本研究针对颅外动静脉畸形(AVM)传统组织活检出血风险高、基因分型困难的临床挑战，创新性地采用经静脉液体活检技术，通过对10例儿童和年轻患者AVM引流静脉血样进行cfDNA测序，成功鉴定出8例患者的RAS-MEK通路体细胞变异（包括KRAS、HRAS、MAP2K1等），为5例患者开启靶向药物治疗并显著改善功能预后，证实了液体活检在AVM基因分型中的安全性和有效性。

　　

在血管疾病研究领域，颅外动静脉畸形(AVM)犹如隐藏在患者体内的"定时炸弹"——这些异常连接的动脉静脉网络不仅会导致组织破坏、疼痛和畸形，更可怕的是，传统诊断方法需要直接穿刺病变组织，可能引发危及生命的大出血。尤其对于儿童和年轻患者，AVM造成的面部畸形和功能障碍还会带来沉重的心理负担。近年来，科学家发现大多数AVM与RAS-MEK信号通路的体细胞变异密切相关，这为靶向药物治疗带来了希望，但前提是需要安全有效地获取病变的基因信息。

在这项发表于《Communications Medicine》的研究中，澳大利亚悉尼大学Westmead儿童医院的研究团队开创性地将液体活检技术应用于AVM诊断。他们通过在血管介入手术中采集AVM引流静脉血液，避免了传统活检的风险，就像是通过分析"下游河水"来了解"上游工厂"的运营情况一样精妙。

研究团队采用的核心技术方法包括：首先通过血管介入技术从10例儿童AVM患者的病变引流静脉采集血样（其中3例同步采集外周血）；接着使用Streck管保存样本并通过双离心法制备血浆；然后利用QIAamp试剂盒提取细胞游离DNA(cfDNA)；最后采用包含16个血管畸形相关基因的定制Panel进行大规模平行测序(MPS)，测序深度达44,152-164,203x，并通过数字滴滴PCR(ddPCR)进行正交验证。

患者特征

研究纳入了10例患有颅外AVM的儿童和年轻患者（女性7例，男性3例），平均年龄12.9岁，病变部位包括面部、手指、骨盆、下肢和脊髓等。所有患者均曾接受过血管内治疗但未获根治，持续存在症状或功能障碍。研究共获得15份液体活检样本，包括9例患者的引流静脉样本和部分患者的配对外周血样本。

液体活检采集的技术成功

所有9例尝试经静脉液体活检的患者均成功获得样本，无手术相关并发症。一例颈椎脊髓动静脉节段性综合征(SAMS)患者因无法进行安全介入治疗，仅采集了外周血样本。所有样本均成功提取cfDNA并完成靶向测序。

液体活检基因分型

基因分型结果显示，10例患者中8例检测到致病性或可能致病性体细胞嵌合变异，总检出率达80%。变异谱包括KRAS热点突变（G12D、G12D、Q61H）、MAP2K1突变（K57N、K57N）以及HRAS和PIK3CA的框内插入缺失变异(indel)。值得注意的是，两例SAMS患者均携带KRAS激活突变。

变异等位基因频率(VAF)与距巢距离的相关性

研究发现，引流静脉样本中的VAF与采样点距AVM巢的距离呈负相关（Pearson相关系数r=-0.6198，p=0.0420）。在病灶直接穿刺获得的样本VAF最高（达20.1%），而外周血样本VAF显著降低，表明近距离采样能提高检测灵敏度。

片段大小分析和AVM来源cfDNA的空间变异

研究首次揭示了AVM特殊血流环境对cfDNA片段特征的影响：变异cfDNA的单核小体与双核小体峰值比降低2.4倍，中位片段长度增加约17bp，且核小体模式与外周血cfDNA存在显著差异，反映了AVM局部高压高速血流环境对cfDNA释放机制的独特影响。

基因型指导的药物治疗

基于基因分型结果，5例携带RAS-MEK通路变异的患者开始接受MEK抑制剂（曲美替尼）靶向治疗。所有患者均显示临床症状和功能改善，改良Rankin量表(mRS)评分显著下降。一例轮椅依赖的SAMS患者恢复独立行走能力，体现了靶向治疗的巨大潜力。

本研究通过严谨的实验设计证实了液体活检在儿童AVM基因分型中的实用价值。研究发现不仅验证了RAS-MEK通路在AVM发病机制中的核心地位，还首次报道了HRAS变异与组织过度生长的临床关联，以及KRAS变异在SAMS中的关键作用。特别值得注意的是，研究揭示了栓塞手术后外周血样本VAF升高的现象，提示术后采样可能进一步提高检测灵敏度。

这项研究的创新之处在于将液体活检技术成功应用于儿童血管畸形领域，建立了安全有效的基因诊断路径。研究结果对临床实践具有重要指导意义：一方面为无法进行传统活检的复杂AVM患者提供了基因分型新途径；另一方面通过基因指导的靶向治疗为患者提供了新的治疗选择。未来研究可进一步优化采样策略，扩大样本量，并探索液体活检在治疗监测中的应用价值。