中枢神经系统（CNS）肿瘤指起源于中枢神经系统内的组织或结构的一组良恶性疾病，病变主要位于颅内或椎管内，是一类特别多样化且难以治疗的癌症，具有较高的致残率和致死率。CNS肿瘤十分复杂性要求精准且快速的诊断，WHO的CNS肿瘤分类标准则强调了整合分子特征（如甲基化谱、基因突变及融合）的重要性，但目前传统方法仍存在成本高、周期长等局限，严重限制了临床决策的准确性、及时性。

近年来，纳米孔测序技术的飞速发展进步为CNS肿瘤的精准诊断提供了方向。通过直接读取天然DNA，纳米孔测序在一次检测中便可同时捕获遗传、表观遗传信息，其特有的自适应采样技术可实现术中快速甲基化分型，显著提升效率。

近日，德国海德堡海德堡大学医院、Hopp儿童肿瘤中心（KiTZ）和德国癌症研究中心（DKFZ）等机构的科研人员合作在Nature Medicine上发表了题为“Prospective, multicenter validation of a platform for rapid molecular profiling of central nervous system tumors”的文章。研究团队开发了一种基于自适应采样的创新纳米孔测序工作流程Rapid-CNS²，能在术中30分钟提供实时甲基化分类及DNA拷贝数信息，并在24小时内完成全面分子谱分析。同时，开发了跨平台甲基化分类器MNP-Flex，共包涵184种不同CNS肿瘤类型，其分类准确率分别达99.6%和99.2%。总之，通过整合这些工具可为CNS肿瘤诊断提供快速、精准分子信息，为个性化治疗策略奠定基础。

文章发表在Nature Medicine

图1 . Rapid-CNS²工作流程及MNP-Flex验证流程概述

首先，研究团队使用牛津纳米孔公司（ONT）的两种测序设备对Rapid-CNS²进行了概念验证：便携式测序仪MinION以及高通量测序设备GridION。接下来，研究团队在德国海德堡大学医院和英国诺丁汉大学开展的多中心研究中验证了Rapid-CNS²性能，共包括301个存档和前瞻性样本，其中18个术中测序样本。结果显示，Rapid-CNS²提供了高精度诊断，即使是直径仅1.5毫米的微小活检样本也能精确诊断；该工作流程将诊断时间从20天大幅缩短至30-40个小时，显著提升了诊断效率。

Rapid-CNS²能够识别出经NGS确认的超91%单核苷酸变异，能够对近93%的CNS肿瘤进行准确甲基化家族分类；其能够在整个区域内评估关键标记物，可识别传统方法易遗漏的复杂突变，精确检测复杂的基因变化。此外，Rapid-CNS²的全区域MGMT启动子甲基化评估能力可提供更全面的表观遗传信息。

特别地，Rapid-CNS²可作为一个Nextflow流程提供，只需一个命令即可轻松部署，并且仅需基本的命令行编程知识，降低使用门槛了（https://github.com/areebapatel/Rapid-CNS2_nf）。

图2. Rapid-CNS²队列的一致性概述

为拓宽基于甲基化的CNS肿瘤分类的应用范围，研究团队开发了甲基化分类器MNP-Flex，共涵盖184个类别，适用于不同测序平台及样本类型。在跨五种不同技术、包含超78,000份冷冻和福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）样本的全球验证队列中，MNP-Flex在CNS肿瘤甲基化家族分类、甲基化类别分类方面准确率分别达到99.6%和99.2%，且符合临床适用阈值标准。

上述结果表明，MNP-Flex通过跨平台整合与阈值优化，实现了高精度甲基化分类；凭借强大的兼容性，其能够集成于各种临床工作流程中，为CNS肿瘤的标准化、多平台分子诊断提供了可推广的解决方案，尤其助力资源不均场景下的精准医疗实践。

图3. MNP-Flex验证

为评估Rapid-CNS2在甲基化分类与拷贝数分析中的最短响应时间，研究团队对海德堡Rapid-CNS²数据集中的36例术中冰冻切片样本进行回顾性重分析。结果显示，Rapid-CNS²在测序开始后15-30分钟内即可完成关键肿瘤甲基化家族分类，通过自适应采样产生的短读长数据在基因组覆盖均一性上表现优异，10分钟测序即可清晰识别1p、7p、22q等染色体臂水平变异。

在51例前瞻性样本的模拟术中测试中，Rapid-CNS²再次展现分类精度的提升。对18个样本进行实际术中测序时，Rapid-CNS²为超72%的病例中提供了与肿瘤（亚）类型和风险状况相关的临床信息。术中Rapid-CNS²从接收样本到完成肿瘤分类与拷贝数分析仅需90分钟，其中测序与数据解读仅需30分钟或更短时间，次日即可生成涵盖单核苷酸变异（SNV）、插入缺失（Indel）、基因融合及精细甲基化分类的完整报告。

最后，研究团队还利用Rapid-CNS²结合MNP-Flex分析了真实样本案例。结果显示，该样本30分钟内被Rapid-CNS²准确分类，24小时测序后检测到基因变异、染色体缺失等，MNP-Flex准确将其预测为特定亚型。这证明了双平台协同工作流程不仅能提升诊断速度，更具有进行广泛甲基化分类的重要价值。

图4. 术中报告

综上所述，传统综合分子诊断的局限性长期以来给神经病理学领域带来挑战，Rapid-CNS²结合MNP-Flex可报告多种分子标记和精细甲基化分类，成本低且灵活，可应用于多种不同环境中，更为实体肿瘤的实时分子诊断范式提供了可扩展的技术框架。

参考文献：

Patel, A., Göbel, K., Ille, S. et al. Prospective, multicenter validation of a platform for rapid molecular profiling of central nervous system tumors. Nat Med (2025). https://doi.org/10.1038/s41591-025-03562-5