基因组结构变异（SV）是血液肿瘤中一组重要的遗传学异常形式，包括染色体易位、倒位、微缺失、基因拷贝数变异（CNV）以及染色体碎裂等。不同的SV可导致融合基因形成、基因缺失或扩增、基因结构受损或表达调控异常等，在肿瘤发生中起重要作用。在2017版世界卫生组织造血与淋巴组织肿瘤分类标准中，已经纳入超过一百种具有临床诊疗意义的融合基因、基因缺失或拷贝数增加等基因组SV指标^[1,2]。由于基因变异的形式多样，在诊断白血病时常需结合染色体核型分析、荧光原位杂交（FISH）、基因芯片、基因测序、基因扩增（聚合酶链反应）等多种技术检测各种类型的基因异常。但即使综合应用多种检测技术，在鉴定各种形式的基因组SV检测方面，仍有很多问题尚待进一步解决。

常规细胞遗传学分析通常对每一份标本的20个细胞的核型进行分析，可以全局分析显微镜下可见的染色体数目或SV，但分辨率低（约5 Mb）、对分析人员的经验要求高。5 Mb的基因组序列可能涉及多个基因，对已知的重现性核型异常所累及的基因判定主要来自先验知识的推断，如白血病中t（10；11）（p12；q23）多形成KMT2A-MLLT10融合基因，但少数情况下也可能是KMT2A-NEBL融合。FISH检测时直接用荧光标记特定的基因或基因组区域，分辨率约数百kb，但不能分析更细微的结构异常，检测成本高。通量也难增加。基因测序的分辨率可直接达单碱基水平，但Sanger测序和第二代高通量基因测序（HTS）所得的每条序列长度仅数百至上千bp，在长片段序列拼接和分析方面具有很大的局限性。微阵列基因芯片技术分析CNV的分辨率约数kb，但灵敏度有限，并且不能分析平衡易位。在检测各种形式的基因组SV方面，还需要有新的技术补充。

Bionano基因组光学图谱技术是对超高分子量DNA（150 kb~2.5 Mb）上的特定基因序列进行荧光标记，在DNA通过纳米孔道电泳时成像并检测出所标记的荧光在基因组DNA双链上的相对距离^[3]。最常用的是应用DLE1酶标记CTTAAG序列，在人类基因组中的平均标记密度为14~17/100 kb，电泳时采集到的荧光信号反映了所标记序列在基因组上的分布。基因组发生SV时，荧光信号间距模式发生变化，并且可定位相关序列在正常基因组中对应的位置。该技术所测得的荧光图像及间距具有类似于染色体带型的特征，也被称为新一代细胞遗传学（NGC）技术^[3]。另一方面该技术对特定的基因序列进行荧光标记和定位分析，具有类似于FISH的特征，也可称其为纳米FISH（nano FISH）。

NGC技术在单拷贝的人类基因组上标记约50万个荧光位点，用生物信息工具分析这些位点之间正常和异常的间距分布模式时，分辨SV的能力大大超过约500条带型常规染色体核型分析，对插入和缺失片段的分辨率可达500 bp，断裂位点判定的不确定度约3.1 kb。从样本到数据获得可在3 d内完成，数据量相当于100~400倍的基因组覆盖度^[3]。NGC技术具有超长片段、高分辨率、自动化、高通量和全基因组范围分析SV的能力，在整条染色体序列、涵盖超长和复杂结构等基因序列的组装等方面已经显示出其独有的应用价值^[4]。

在急性淋巴细胞白血病（ALL）中，染色体数目变异（如高超二倍体、亚二倍体）、基因缺失（如IKZF1内部外显子缺失）、基因或染色体片段扩增（如iAMP21）等具有重要的病理意义^[5]。在2020年第62届美国血液学会（ASH）年会中，Lestringant等^[6]报道了对10例B细胞ALL（B-ALL）或T细胞ALL（T-ALL）患者对比分析NGC技术与核型、FISH、基因芯片和多重连接探针扩增（MLPA）技术检测的结果。标本中具有病理学意义的SV包括：TLX1-TRA、MLLT10-PICALM、KMT2A-MLLT1、SET-NUP214、BCR-ABL1等染色体易位；CDKN2A/B、IKZF1、PAX5、PTEN、ERG和FBXW7基因缺失；超二倍体、iAMP21等染色体数目异常和复杂易位。结果显示，NGC技术可检测到所有核型分析和其他方法检测报告中具有病理意义的SV，并且新鉴定出LMO2-TRA、TRB-myc、IGH-CEBPB等易位，还在3例患者中检测到核型分析未观察到的复杂易位。

另一项研究报告了10例B-ALL和10例T-ALL患者分析的结果^[7]。对于涵盖在MLPA检测范围内的基因，NGC技术分析CNV的结果与之一致。除T-ALL中的STIL-TAL1外，NGC技术检测到所有其他方法检测报告的重现性的SV。应用NGC技术还在1例染色体核型分析失败的患者中检测到TCF7-SPI1易位，在另1例正常核型的患者中检测到ZNF384-EP300易位。NGC技术对整条或部分染色体扩增或丢失以及高超二倍体的检测与核型分析的结果也有很好的一致性。此外，应用NGC技术还新鉴定出若干TCR和IGH相关的易位，并可帮助精确判定易位对应的基因组断裂位点。

将NGC技术用于急性髓系白血病（AML）的研究发现，在每例患者中可检测到30~70种SV，揭示了很多新发现的SV^[8]。目前白血病中NGC技术临床应用最大宗的研究报道为一项关于美国多中心的100例AML患者评估结果^[9]。该研究中应用NGC技术检测能鉴定出所有具有临床意义的细胞遗传学方法检测报告的SV；在11%的病例中检测到有临床意义但常规方法未能鉴定的SV；在24%的病例中，NGC技术进一步明确了核型异常所累及的基因组区域和（或）发现了新的具有临床意义的SV；NGC技术还可直接鉴定出隐匿性染色体易位对应的融合基因（如NSD1-NUP98等）。该研究建议可考虑将NGC技术作为一线SV检测方法用于临床。在另一项将NGC技术用于48例白血病患者的研究中，每例患者平均分析到44个对照人群中阴性的SV；所有其他方法报告的变异频率超过10%的SV都被NGC技术分析到，对于复杂核型患者，NGC技术还可检测到更多的SV^[3]。NGC技术相对于其他单独的方法，可以给出更准确和全面的基因组SV分析，甚至可分析出复杂的染色体碎裂，如应用NGC技术在1例核型并未分析到累及第8号染色体异常的AML患者中，检测到第8号染色体碎裂，基因芯片同时也分析到第8号染色体的异常。

染色体外环状DNA片段（ecDNA）、染色体碎裂和断裂-融合-桥机制形成的SV更难以分析。如ecDNA大部分<25 kb，可携带完整的基因和特殊的调控元件，能在染色体外独立复制。肿瘤细胞内可有很多数量的ecDNA，其累及的原癌基因更易发生过表达，但不易被核型分析和FISH法鉴定。染色体碎裂和断裂-融合-桥机制形成的重组片段常结构复杂。基于NGC技术构建序列骨架、结合高通量基因测序分析，可精确绘制ecDNA和复杂的染色体重排序列^[10]。端粒是一种基因组上的特殊结构，端粒长度及调控机制的异常见于几乎所有肿瘤，也是肿瘤发生的重要机制之一^[11]。特殊设计的NGC技术可在单分子水平分析每条染色体对应发生的端粒长度及亚端粒区域的SV^[11,12]。基因组上还有一些其他的常规方法难以分析的SV区域，如染色体4q35上与DUX4表达有关的D4Z4重复序列。每个D4Z4重复单元的长度约3.3 kb，正常人该基因座位上有11~100个重复单元。遗传性D4Z4重复数目<11个时与面肩肱型肌营养不良症有关^[13]，而该区域易位到IGH基因附近时与部分B-ALL的发生有关^[14]。常规方法对D4Z4重复单元的长度及重复数目难以分析，但经针对性设计的NGC方法可解决此难题^[13]。

虽然NGC技术在白血病中的研究尚少，但当前的报道均显示NGC技术与传统方法报告的有重现性和病理学意义的基因组SV方面具有很好的一致性，且能检测到更多其他方法未能检出的且具有明确或潜在病理意义的SV。这些数据体现了NGC技术分析SV具有高分辨率、结果可靠和全基因组全面分析的特点。几乎每项将NGC技术用于白血病的研究中都显示，在每一份样本中都可检测到大量由常规的核型、芯片等方法难以鉴定的SV。在每例患者中可鉴定出数十种新的倒位、重复以及数百种新的插入和删除^[8,9]。这些SV涉及众多与细胞生长、分化以及肿瘤发生相关的基因。某些SV位于基因间区，可能通过影响基因表达调控的顺式作用元件，从而导致附近基因表达调控异常。

NGC可从基因组DNA水平分析基因易位，在分析不形成融合转录本但导致基因过表达或基因缺陷的易位方面具有优势^[15]。但需要注意的是，由NGC技术分析到的易位及对应的融合基因主要是基于基因结构的推测，尤其对于少见类型或结构特殊（如断裂或拼接位点位于基因的非编译区等）的基因交互易位是否有融合转录本生成，还有待进一步验证后方能确定。在平衡易位时，NGC技术也可能因等位基因比例等原因只捕获到非主要致病的SV序列。如只分析到ABL1-BCR易位的证据时，应注意寻找对应的主要致病的BCR-ABL1存在的证据。NGC技术对于一些特殊结构的SV可能会漏检，有研究报告应用NGC技术漏检了STIL-TAL1融合基因^[8]。

NGC技术并不能直接从碱基序列水平分析变异，也不能分析拷贝数中性的杂合性缺失^[3]。目前的NGC技术在标本处理时先裂解细胞，抽提大片段基因组DNA后进行检测，尚不能进行单细胞分析。因此NGC技术也不能精确分析细胞内倍体的情况（如难以区分亚二倍体和超二倍体），也不能区分各SV所属的不同肿瘤亚克隆和克隆演变^[8]。由于数据量和覆盖度的限制，NGC技术对于<10%的肿瘤亚克隆携带的SV鉴定能力有限^[3,8]。

NGC技术检测是一种新的遗传学分析技术，在高分辨率、高准确性地分析全基因组范围的SV方面具有独特的优势。现有的研究报告已显示，在白血病中还有大量的SV远未被充分认识和研究，NGC检测可以作为很好的技术补充。NGC技术有助于更全面地分析白血病及其他血液肿瘤中的基因组SV发生情况，以及发现和研究新的具有病理学意义的SV。