基于MRI灌注特征引导的优化采样策略揭示胶质母细胞瘤瘤内异质性

　　为解决胶质母细胞瘤（GBM）瘤内异质性导致的术中采样偏差问题，研究人员开展了一项整合多模态MRI与全外显子测序（WES）的研究。结果表明，高PWI-CBV（灌注加权成像脑血容量）区域蕴含更丰富的私有基因突变（PGMs）和关键驱动基因事件，据此提出三部位采样策略可显著提升突变检测效率，为个体化治疗提供精准病理基础。

　　

胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）作为成人中最常见的原发性中枢神经系统恶性肿瘤，占所有胶质瘤的50%以上，其治疗面临巨大挑战。尽管手术切除仍是主要治疗手段，但GBM显著的瘤内异质性（Intratumoral heterogeneity）和侵袭性特性使得完全切除极为困难，尤其位于深部脑区的肿瘤。更复杂的是，传统术中随机采样方法存在显著偏差，可能导致分子病理特征漏检，进而影响诊断准确性和治疗策略制定。

为解决这一问题，陆军军医大学西南医院等团队在《Scientific Reports》发表了一项创新研究，通过整合多模态磁共振成像（MRI）与高通量测序技术，探索了影像特征引导下的优化采样策略。研究团队招募了6例IDH野生型GBM患者，术中通过神经导航精确定位获取29个肿瘤样本，并采用全外显子测序（Whole-exome sequencing, WES）分析基因突变分布。

研究主要关键技术包括：

1. 1.
   多模态MRI引导采样：基于对比增强T1加权（CE-T1W）和灌注加权成像脑血容量（PWI-CBV）信号特征，选择不同影像特征的区域（如T1C-high/CBV-high、T1C-low/CBV-low等）进行采样；
2. 2.
   全外显子测序与生物信息学分析：使用Mutect2和Strelka2检测单核苷酸变异（SNVs）和短片段插入缺失（InDels），并通过VEP进行功能注释；
3. 3.
   影像组学与无监督聚类：采用PyRadiomics提取影像特征，通过ConsensusClusterPlus进行聚类分析；
4. 4.
   空间异质性量化：利用3D Slicer重建肿瘤空间结构，计算采样位点与肿瘤质心的距离及覆盖范围。

GBM demonstrates significant intratumoral genetic feature heterogeneity according to imaging features

研究发现GBM存在显著的瘤内遗传异质性，共检测到596个基因突变。突变分为共享基因突变（SGMs）、交叉基因突变（CGMs）和独特基因突变（UGMs），其中私有基因突变（PGMs）占比与CE-T1WI信号方差呈正相关（R=0.86, P=0.028），表明影像异质性与遗传异质性密切相关。

Characterization of the intratumoral GMH in different anatomical subregions

对近似球形生长的肿瘤分析发现，边缘区域（远离质心）的PGMs比例显著更高（R=0.71, P=0.0045），提示肿瘤边缘可能存在更高的进化异质性和侵袭性亚克隆。

Many key gene mutation events are present among PGMs

在检测到的30个癌症驱动基因突变（CDGMs）中，47.1%为PGMs，包括SETD2、TP53等关键基因；药物靶点基因突变（DTGMs）如EGFR也呈现私有性分布，凸显了多部位采样对全面捕获靶点突变的重要性。

High PWI-CBV regions included more key gene mutation events than low PWI-CBV regions

通过CBV和CE-T1W影像的无监督聚类，样本被分为CBVhigh、CBVmedium和CBVlow三组。CBVhigh组UGMs数量显著高于其他组（P<0.05），且71.6%的CDGMs集中于CBVhigh和CBVmedium区域，表明高灌注区域富含关键突变事件。

Multisite sampling of GBM impacts the GMC and the detection of PGMs

基因突变覆盖率（GMC）分析显示，三部位采样可达86.44±9.99%，显著优于单部位（61.7±10.82%）；而采样点空间稀疏性与PGMs检测呈正相关（三部位：R=0.46, P=0.00046）。研究提出“植被假说”（vegetation hypothesis），将SGMs比作广泛分布的“土壤”，PGMs为局部生长的“植被”，强调需通过多部位采样全面捕获异质性突变。

研究结论表明，PWI-CBV可作为指导GBM术中采样的可靠生物标志物，优先选择高CBV区域并增加采样空间分布范围能显著提升PGMs检测效率。提出的三部位采样策略是对RANO标准的重要优化，有望为GBM的精准病理诊断和个体化治疗提供更全面的分子信息。该研究首次通过影像-基因组学整合分析，为解决GBM瘤内异质性导致的采样偏差提供了实证依据和操作框架，具有重要的临床转化价值。