兒童急性髓細胞白血病預后列線圖模型的建立和驗證

周金華，張曉筱，毛銳，何慶

1西南交通大學附屬成都市第三人民醫院重癥醫學科，成都610031；2四川大學華西公共衛生學院（華西第四醫院）

急性髓細胞白血病（AML）是兒童常見的血液系統惡性腫瘤，約占總白血病患者的25%。由于化學療法不斷加強，異基因造血干細胞移植治療和支持治療的不斷進步，兒童急性髓細胞白血病（cAML）的總體生存率有所升高，但cAML患兒的初治緩解率仍較低，且成功緩解的患兒中約30%會復發［1］，現有手段無法對患兒預后進行準確估計。研究表明，分子異常例如染色體異常、基因突變等使骨髓和外周血中異常的髓樣細胞增殖，對正常造血干細胞（HSC）凋亡和分化產生抑制，都是cAML發生發展的重要因素［1-2］。最近，基于分子生物學和細胞遺傳學改變的cAML的預后風險分層已經取得顯著進展，有利于對患兒預后進行準確判斷并尋找新的治療靶點。例如提示預后良好的細胞遺傳學異常t（8；21）和inv（16）［3-4］，提示預后不良的-5/-5q和-7/-7q［2］。另外，核型正常的cAML中的各種分子異常都具有重要的預后意義，例如核仁磷酸蛋白1（NPM1）基因突變［2，5-6］，FMS樣酪氨酸激酶3（FLT3）的突變、缺失及過表達［7-8］和CCAAT/增強子結合蛋白α（CEBPA）基因突變［9］。本研究利用從TARGET數據庫下載的cAML樣本，分析與患兒預后有關的臨床病理特征，進一步構建預后列線圖模型，并驗證該模型的預測價值，旨在對cAML患兒預后進行準確、客觀的估計。

1 資料與方法

1.1 資料來源本研究的數據均來源于TARGET數據庫，共下載1 068例樣本，截至日期為2019年6月10日。排除標準：完全重復數據；未記錄種族信息；缺少實驗室檢查結果和細胞遺傳學檢查結果等臨床資料者。最終納入839例資料完整的樣本。以2019年6月10日的為截止日期，患兒存活537例，死亡302例。

1.2 cAML患兒預后相關臨床特征的收集與分層①年齡，指診斷時的年齡，分為≤10歲和>10歲；②人種，分為西班牙裔或拉丁裔、非西班牙裔或拉丁裔。③緩解狀態，根據第一療程結束時的緩解狀態，分為未完全緩解、完全緩解。④白細胞計數，指診斷時的白細胞計數，分為<20×103/mL、20～100×103/mL、>100×103/mL。⑤外周血中母細胞（未成熟/未分化細胞）數量，以百分數表示，分為>50%、≤50%。⑥合并中樞神經系統疾病、髓外侵犯疾病（如綠色瘤）的情況。⑦通過轉錄組測序計數、全基因組測序技術獲得融合基因信息，判斷有無NPM突變、CEBPA突變、MLL突變、FLT3/ITD突變、FLT3點突變；⑧通過染色體顯帶技術確定染色體核型，觀察白血病細胞是否存在異常染色體數目和結構改變（易位、倒位、缺失），如t（6；9）、t（8；21）、t（6；11）（q27；q23）、t（9；11）（p22；q23）、t（10；11）（p11.2；q23）、t（11：19）（q23：p13.1）、inv（16）、del7q、de19q、7號染色體單體（monosomy-7）、trisomy-8、trisomy-2、Minus-Y、Minus-X等。

1.3 cAML患兒預后獨立危險因素分析與預測模型的建立和驗證使用R軟件（版本3.6.1）進行統計分析。首先利用單因素Cox回歸分析從16種臨床特征中篩選出P<0.1的臨床特征，然后再進行多因素Cox回歸分析，選擇其中的獨立危險因素（P<0.05）導入R軟件，利用“rms”“survival”“foreign”軟件包構建列線圖（R版本3.6.1）。列線圖的區分能力主要由C指數和受試者工作特征曲線（ROC）的曲線下面積（AUC）表示。校準曲線能夠反映模型的預測風險與實際發病風險的一致程度。根據多元Cox回歸分析的回歸系數，計算由列線圖中9個臨床特征組成的風險評分，以中位風險評分作為臨界點，采用Kaplan-Meier曲線對高風險評分患兒與低風險評分患兒進行預后生存分析。使用R軟件的“RMS”、“RMDA”軟件包繪制臨床決策曲線，分析在不同陽性閾值下，該模型對臨床凈獲益率的影響。本研究使用內部驗證，按照7∶5的比例進行隨機分配，驗證集共納入588例患兒。

2 結果

2.1 cAML患兒預后相關臨床特征收集與分層情況839例cAML患兒中，男445例、女393例；年齡≤10歲416例，>10歲423例；西班牙裔或拉丁裔153例，非西班牙裔或拉丁裔686例；治療后完全緩解625例，未完全緩解214例；診斷時的白細胞計數<20×103/mL 322例，（20～100）×103/mL 334例，>100×103/mL 183例；外周血母細胞>50% 399例，≤50% 440例；合并中樞神經系統疾病56例，綠色瘤100例；NPM突變64例，CEBPA突變49例，MLL突變121例，FLT3/ITD突變142例，FLT3點突變57例；t（6；9）陽性14例，t（8；21）陽性126例，t（6；11）（q27；q23）陽性16例，t（9；11）（p22；q23）陽性21例，t（10；11）（p11.2；q23）陽性19例，t（11；19）（q23；p13.1）陽性21例，inv（16）陽性110例，del7q陽性22例，de19q陽性31例，monosomy-7陽性19例，trisomy-8陽性87例，trisomy-2陽性26例，Minus-Y陽性45例。

2.2 cAML患兒預后的影響因素分析結果對839例患兒的臨床病理特征進行單因素Cox回歸分析，結果見表1。對P<0.1的因素進一步用多因素Cox回歸模型分析，結果顯示，診斷時白細胞計數>100×103/mL、綠色瘤、緩解狀態、t（8；21）、t（6；11）（q27；q23）、t（10；11）（p11.2；q23）、inv（16）、monosomy-7、NPM突變、CEBPA突變影響患兒預后的獨立因素（P<0.05或<0.01），見表2。

表1 影響cAML患兒預后的單因素Cox回歸分析結果

表2 影響cAML患兒預后的多因素Cox回歸分析結果

2.3 列線圖模型的建立及預測價值根據單因素和多因素Cox回歸分析篩選出的影響預后的獨立因素，構建總體生存期（OS）預后列線圖如圖1所示。從列線圖中可以看出，inv（16）對預后的影響最大，其次是monosomy-7，以及t（10；11）（p11.2；q23）、t（6；11）（q27；q23）。訓練集所構建列線圖模型用于OS預 測 的C指 數 為0.704（95%CI為0.677～0.731），3年、5年、7年的校正圖（見OSID碼圖1）顯示，列線圖的預測結果與實際觀測結果具有較高的一致性。該模型預測3年、5年、7年生存率的AUC值分別為0.701、0.709、0.708（見OSID碼圖2），高于各臨床因素的單獨預測結果。

圖1 cAML患兒3、5、7年總體生存率列線圖模型

2.4 列線圖模型的內部驗證驗證集所構建列線圖模型用于OS預測的C指數為0.702（95%CI為0.689～0.715）。該模型預測3年、5年、7年生存率的AUC值分別為0.700、0.713、0.713（見OSID碼圖3），證明本模型具有較好的區分性能。驗證集的校正圖（見OSID碼圖4）也顯示預測結果與實際結果的一致性較高。

2.5 列線圖模型的生存分析基于多因素Cox回歸分析的回歸系數計算風險評分，該評分公式由列線圖中的9個臨床特征組成。以相應風險評分的中位數作為臨界值，訓練集高風險評分401例、低風險評分438例，驗證集高風險評分294例、低風險評分294例。Kaplan-Meier分析顯示，訓練集和驗證集的高風險評分患兒OS均低于低風險評分患兒（P<0.001），見OSID碼圖5。

2.6 臨床決策曲線分析結果訓練集的臨床決策曲線分析顯示，在18%～82%的閾值概率區間內，本研究所構建的列線圖模型的獲益都比極端曲線高，見OSID碼圖6A；在驗證集中的閾值概率區間為18%～79%，見OSID碼圖6B。證明本研究所構建的列線圖模型有較大的閾值概率范圍。

3 討論

TARGET數據庫由美國國家癌癥研究所（NCI）的癌癥基因組學辦公室（OCG）進行動態更新。cAML是TARGET計劃的項目之一，通過該數據庫可獲得極大樣本的cAML患兒信息。本研究從TARGET數據庫共下載了839例臨床病理資料完整的cAML患兒數據，然后運用單因素與多因素Cox回歸分析篩選影響患兒預后的獨立因素，包括診斷時的白細胞計數、monosomy-7、t（6；11）（q27；q23）、t（10；11）（p11.2；q23）、t（8；21）、inv（16）、NPM突變等預測因子，成功構建了預后列線圖模型；經C指數、ROC曲線下面積、校準曲線、Kaplan-Meier分析表明，該列線圖可以客觀準確地預測cAML患兒的預后。

美國國家綜合癌癥網絡（NCCN）針對cAML根據細胞遺傳學和分子異常將患兒分為有利、中度和不良風險組［10］。在該分類系統中，有利風險組包括：t（15；17）［PML-RARA］（APL）；核心結合因子（CBF）重排，包括t（8；21）［RUNX1-RUNX1T1］和inv（16）或t（16；16）［CBFB-MYH11］；核型正常且沒有FLT3內部串聯重復（ITD）（NPM1mut AML）的NPM1突變；核型正常且CEBPA（CEBPAmut/mut AML）發生雙等位基因突變。歐洲白血病網（ELN）的有利風險分組與NCCN類似，只是風險分層的標準在某些方面與NCCN不同［11］。與中度或不良風險組的cAML患兒相比，具有上述遺傳變異的患兒接受治療后預后較好［12-15］。本研究結果與國際標準一致，inv（16）、t（8，21）、NPM突變、CEBPA突變陽性患兒總評分低，生存概率大。monosomy-7是急性髓細胞性白血病（AML）中最常見的不良細胞遺傳學特征，與其他細胞遺傳學異常相比預后較差［16-17］，而且是同種異體干細胞移植（SCT）的常見指征［18］，本研究所構建的列線圖中monosomy-7是患兒預后的獨立危險因素，與上述結論一致。t（6；11）（q27；q23）亞型，其無病生存率僅為11%，估計總體生存率僅為22%［19］。這種不良結果主要由較高的誘導失敗率（26%）和較高的復發率（57%）所導致，既往大量研究提示存在t（10；11）（p11.2；q23）異常的患兒易復發，預后較差［20］，本研究所構建的預后列線圖也顯示這兩種染色體異常會導致生存率降低。

列線圖是腫瘤學中常用的工具，可根據各種預后因素來計算生存概率［21-22］。研究顯示，與許多癌癥的傳統分期系統相比，列線圖的預測性能存在明顯優勢［23］，已有提議將其作為替代甚至是新的標準［24-25］。目前，關于cAML患兒預后的研究局限于單個因素而缺乏多種預后因素的綜合分析。本研究建立了結合各臨床因素和遺傳因素的預后列線圖，列線圖中的各因素客觀、易得，其預測準確度顯著優于各因素獨立預測的結果，對指導個體化治療具有重要意義。低危患兒可以適當降低治療強度，不需要進行異基因造血干細胞細胞移植治療，而高危患兒需要更積極地考慮進行移植，并在誘導和緩解后加強治療的鞏固［26］。但本研究也存在一定缺陷，很難在其他公共數據庫或研究中心獲得更多的病例信息，無法進行外部驗證。

綜上所述，我們全面評估了與cAML患兒預后相關因素的風險，并進行了風險分層，所構建的列線圖可以客觀、準確地預測cAML患兒的預后，并且可以帶來潛在的臨床獲益。對列線圖進行充分合理地利用，可以幫助臨床醫生進行個體化的治療，從而提高cAML患兒的生存率。