儿童癌症虽然相对罕见，但却是美国儿童疾病相关死亡的主要原因。令人担忧的是，在过去几十年里，儿童癌症的总发病率呈现出持续上升的趋势，而驱动这一增长的根本因素却尚不明确。这种无法解释的增长趋势，凸显了进行高质量、有足够统计效能的流行病学研究，以阐明儿童癌症病因和自然史的迫切需求。与成人癌症多起源于上皮细胞不同，儿童癌症通常起源于不成熟的细胞类型，如造血祖细胞、胚胎细胞或中枢神经系统祖细胞，其癌症谱系也独具特征，以白血病、中枢神经系统肿瘤和淋巴瘤最为常见。
面对儿童癌症研究的重重挑战——例如罕见亚型导致的病例稀少、病例对照研究中的选择偏倚、以及问卷调查回顾性暴露评估中难以避免的回忆偏倚——研究人员一直在寻找更优的研究资源和手段。正是在这一背景下，新生儿筛查（NBS）项目中残留的干血斑（rDBS）进入了科学家们的视野，成为一种极具潜力的宝贵资源。新生儿筛查是一项公共卫生项目，旨在早期识别新生儿中严重但可治疗的疾病，每年覆盖美国超过98%的婴儿。筛查完成后，大部分州会保留剩余的干血斑，用于确认阳性结果或开发新的筛查方法。这些rDBS为研究人员提供了一个独一无二的机会：它们是在出生后不久采集的、基于人群的、诊断前的生物样本，能够用于评估围产期内的遗传、表观遗传、代谢、免疫特征以及环境暴露等多种内源性和外源性因素。
这篇发表在《Clinical Chemistry》上的综述文章，由Erin L. Marcotte等人撰写，系统性地阐述了rDBS在推动儿童癌症发现研究中的独特效用。为了深入探讨这一主题，研究人员回顾并整合了大量已发表的研究成果，详细分析了rDBS在儿童癌症病因学研究中的各种应用、当前面临的挑战以及未来的发展方向。
在技术方法层面，该综述所引用的研究主要利用了从rDBS中提取的生物分子，并应用了一系列高通量技术进行分析。这些关键技术包括：从rDBS中提取DNA后进行基因组-wide关联分析（GWAS）或DNA甲基化芯片分析（如Illumina Infinium Methylation EPIC BeadChip），以探索遗传和表观遗传风险因素；应用液相色谱-高分辨质谱（LC-HRMS）进行靶向或非靶向代谢组学和蛋白质加合物分析，以评估内源性代谢物和外源性环境暴露；使用多重免疫分析（如Luminex或Meso-Scale Discovery平台）检测细胞因子等免疫标志物，以探究新生儿免疫状态与癌症风险的关联；以及利用液质联用技术（LC-MS/MS）等精准方法定量特定环境污染物（如持久性有机污染物）或激素水平。这些研究的样本通常来源于各州的新生儿筛查生物样本库，通过与出生登记和癌症登记系统进行链接，以嵌套病例对照研究的设计来识别病例和匹配的对照。
残留干血斑在儿童癌症研究中的应用
rDBS在儿童癌症研究中展现出巨大的潜力，其应用范围广泛，涵盖了多个分子层面。
种系遗传学
从rDBS中提取的DNA通常足以进行芯片基因分型或标准读长的全外显子组/全基因组测序。DNA的质量和产量虽受储存条件和提取方法影响，但基因分型芯片或测序的成功率似乎与rDBS的储存年限或滤纸类型无关，这得益于DNA本身的高度稳定性。利用rDBS来源的DNA，研究人员已成功开展了大规模基因分型检测，为基础进行了儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）和胶质瘤的全基因组关联研究（GWAS），以及室管膜瘤和骨肉瘤等的小规模研究。此外，rDBS的基因分型数据还被用于肝母细胞瘤的转录组-wide关联研究（TWAS）。虽然目前尚未有基于rDBS-DNA的大规模儿童癌症测序研究报道，但已有研究利用rDBS对癌症易感基因进行了靶向测序。随着新生儿全基因组测序试点研究的出现，未来利用rDBS进行更深入的遗传学研究前景广阔。
甲基化
DNA甲基化是癌症流行病学中最常研究的表观遗传改变。rDBS可作为评估DNA甲基化变异的DNA来源。尽管目前利用rDBS研究儿童实体瘤表观遗传学的报道相对较少，但已有数项研究聚焦于儿童ALL。在最大的ALL全表观基因组关联研究中发现，ARID5B基因上一个CpG位点的甲基化变异完全可由该区域已知的ALL GWAS单核苷酸多态性（SNP）解释；而IKZF1启动子区域的新生儿高甲基化，被发现可能部分介导了附近一个ALL风险SNP的效应。另一项针对41对ALL不一致的同卵双胞胎的病例对照研究显示，rDBS的DNA甲基化阵列数据揭示了与ALL风险相关的几个位点和全局低甲基化。此外，rDBS还被用于研究先天异常（如唐氏综合征）对新生儿表观遗传谱的影响，发现了与ALL发病相关的基因（如RUNX1）存在差异甲基化区域。
代谢组学
代谢组学是指对生物样本中的内源性代谢物、激素和信号分子进行测量。rDBS已成功作为靶向和非靶向代谢组学的来源材料，并且针对rDBS的特异性方法和流程已得到开发和验证。多项研究调查了营养相关代谢扰动在儿童白血病中的潜在作用。另有研究在急性髓系白血病（AML）病例和健康对照的rDBS中发现了多种性别特异性的疾病预测代谢物。一项针对视网膜母细胞瘤的非靶向病例对照研究发现，疾病风险与出生时炎症和能量代谢通路的扰动有关。其他病例对照研究则发现，rDBS中测量的全氟烷基物质（PFAS）浓度与ALL和视网膜母细胞瘤风险增加相关。
蛋白质加合物组学
蛋白质加合物是活性化合物与蛋白质氨基酸残基结合形成的化学修饰，为评估宫内暴露提供了另一种有用的生物标志物。尽管目前利用rDBS研究蛋白质加合物与儿童癌症风险的文献有限，但该领域被认为具有巨大潜力，能够显著增进我们对宫内暴露如何影响儿童癌症风险的理解。
免疫特征分析
通过测量新生儿期的免疫失调生物标志物来评估新生儿健康及日后患病风险已较为成熟。研究通常采用多重检测来测量各种细胞因子和免疫相关蛋白，以最大化利用rDBS中相对少量的起始材料。在儿童癌症领域，利用rDBS测量免疫相关蛋白的研究目前仅限于ALL。有研究发现，新生儿期rDBS中测量的抗炎细胞因子白细胞介素-10（IL-10）水平较低与日后发生ALL的风险显著相关。尽管后续研究在检测该细胞因子方面遇到困难，但已发现rDBS中其他炎症标志物的变异与儿童ALL风险相关。另一项病例对照研究显示，巨细胞病毒编码的IL-10同源物（已知可与人类IL-10受体相互作用）的测量值增加与儿童ALL风险升高相关。
rDBS用于下游应用的考量
在将rDBS用于基因组学、表观基因组学和暴露组学应用时，有一些重要的考虑因素。对于DNA为基础的分析，rDBS提取的DNA通常能满足大多数芯片和测序平台的要求，但需要高输入量或未片段化DNA的技术（如长读长测序）则成功率较低。对于RNA分析，有证据表明可以从rDBS中提取到足够的RNA进行定量PCR、芯片基因表达谱和RNA测序，但其适用性仍需更全面的评估。在代谢物或蛋白质加合物测量方面，分析物的稳定性是主要关切点，但若储存条件（温度和湿度）控制得当，许多代谢物在rDBS中即使储存数十年也能保持稳定。免疫标志物的可检测性和稳定性则因具体蛋白而异，并受储存时间、冻融循环次数和长期储存温度的影响。
未来方向
未来的工作可以继续应用已用于研究其他儿科疾病的检测方法，如转录组学和蛋白质加合物组学。此外，由于疾病的宫内起源特性，以及在白血病中证实诊断前细胞可在出生样本中检测到，儿童癌症研究还有一些独特的前沿方向。例如，利用rDBS进行易位筛查，以检测和追踪前白血病状态，这将有助于研究前白血病的自然史并识别与疾病发展相关的产后因素。对于同卵双胞胎，可以基于其患病同胞的特异性易位断点，利用rDBS建立基线进行"双胞胎追踪"研究。对于儿童实体瘤，特别是在携带癌症易感基因致病性胚系变异的新生儿中，探索是否能在rDBS的细胞游离DNA中检测到诊断前的循环肿瘤DNA（ctDNA），也是一个值得关注的方向，可能有助于早期发现和改善预后。
结论与展望
综上所述，新生儿筛查项目中的残留干血斑（rDBS）代表了一种基于人群、广泛收集、诊断前的生物样本资源，对于研究儿童癌症的遗传、表观遗传、代谢和免疫通路具有不可替代的价值。尽管各州在rDBS的储存政策上存在差异，但rDBS为推进病因理解提供了无与伦比的资源。将其整合到流行病学研究中，有望改变我们对儿童癌症病因的认识，并为早期检测、风险预测、监测和预防策略提供信息。各州关于rDBS保留时间、储存条件和允许用于公共卫生研究的政策，对研究人员充分实现rDBS研究潜力具有重大影响。为了提升研究结果的普适性并确保全国儿童都能从研究成果中受益，利益相关者社区亟需倡导各州制定政策，在平衡知情公众参与、透明度、保密性和数据安全的同时，充分认识到rDBS所蕴含的无与伦比的科学和公共卫生价值。正如美国医学遗传学与基因组学学院所强调的，这些样本为儿童健康提供了不可替代的价值。
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