Next generation sequencing-based analysis of immunoglobulin and T-cell receptor genes rearrangements repertoire in haematological malignancies

Abstract

We established next generation sequencing (NGS)-based assays for the detection of rearranged immunoglobulin (Ig) and T-cell receptor (TR) genes (Ig heavy chain complete/incomplete, TR gamma and delta). We used these assays for minimal residual disease (MRD) detection and antigen repertoire analysis in children with acute lymphoblastic leukaemia (ALL). We compared MRD levels in 210 paediatric ALL samples detected by NGS and by quantitative PCR (qPCR), which is a current gold standard for MRD detection. We showed that both methods provide highly comparable results and that NGS results are more specific for relapse prediction. The better specifity of NGS was also proven on 40 post-transplant samples, where qPCR can provide false positive MRD results. We showed that repertoire diversity at day 78 is an independent prognostic factor in paediatric ALL. Besides the above-mentioned advantages NGS-based MRD detection is cheaper and faster than qPCR. Before NGS-based MRD monitoring can safely replace qPCR, the extensive standardization of the method must be performed, as well as the evaluation of its prognostic relevance on a larger group of patients. Keywords: Minimal residual disease, Next Generation Sequencing, Ig/TR rearrangements

Zavedli jsme metodu pro sekvenování přestavěných genů pro imunoglobuliny (Ig) a T-buněčné receptory (TR) (kompletní/inkompletní přestavby těžkých řetězců Ig, TR gamma a delta), založenou na sekvenování nové generace (NGS), kterou jsme použili pro detekci minimální reziduální nemoci (MRD) a k analýze antigenního repertoáru u dětí s akutní lymfoblastickou leukémií (ALL). Srovnali jsme hladiny MRD ve 210 vzorcích dětí s ALL detekované pomocí NGS a kvantitativní PCR (qPCR), což je v současnosti používaná standardní metoda pro detekci MRD. Ukázali jsme, že obě metody poskytují vysoce srovnatelné výsledky a že výsledky získané pomocí NGS jsou specifičtější pro predikci relapsu. Lepší specifitu NGS jsme prokázali také na 40 post-transplantačních vzorcích, u kterých může docházet k detekci falešně pozitivních qPCR výsledků. Dále jsme ukázali, že diverzita antigenního repertoáru ve dni 78 je nezávislým prognostickým faktorem u dětských ALL. Kromě výše zmíněných výhod je detekce MRD založená na NGS levnější a rychlejší než qPCR. Než však bude možno detekcí MRD pomocí NGS nahradit qPCR, bude nutné provést rozsáhlou standardizaci této metody a také zhodnotit její prognostický význam na rozsáhlejším souboru pacientů. Klíčová slova: Minimální reziduální nemoc, sekvenování nové generace, Ig/TR přestavby