Fragment Analysis for Detection of the FLT3-Internal Tandem Duplication: Comparison with Conventional PCR and Sanger Sequencing

FLT3-ITD 검출을 위한 절편분석법: 일반 중합효소연쇄반응 및 직접염기서열분석법과의 비교

Background: We evaluated a sensitive and quantitative method utilizing fragment analysis of the fms-like tyrosine kinase 3-internal tandem duplication (FLT3-ITD), simultaneously measuring mutant allele burden and length, and verified the analytical performance. Methods: The number and allelic burden of FLT3-ITD mutations was determined by fragment analysis. Serial mixtures of mutant and wild-type plasmid DNA were used to calculate the limit of detection of fragment analysis, conventional PCR, and Sanger sequencing. Specificity was evaluated using DNA samples derived from 50 normal donors. Results of fragment analysis were compared to those of conventional PCR, using 481 AML specimens. Results: Defined mixtures were consistently and accurately identified by fragment analysis at a 5% relative concentration of mutant to wild-type, and at 10% and 20% ratios by conventional PCR and direct sequencing, respectively. No false positivity was identified. Among 481 AML specimens, 40.1% (193/481) had FLT3-ITD mutations. The mutant allele burden (1.7-94.1%; median, 28.2%) and repeated length of the mutation (14-153 bp; median, 49 bp) were variable. The concordance rate between fragment analysis and conventional PCR was 97.7% (470/481). Fragment analysis was more sensitive than conventional PCR and detected 11 additional cases: seven had mutations below 10%, three cases represented conventional PCR failure, and one case showed false negativity because of short ITD length (14 bp). Conclusions: The new fragment analysis method proved to be sensitive and reliable for the detection and monitoring of FLT3-ITD in patients with AML. This could be used to simultaneously assess ITD mutant allele burden and length.

배경: 저자들은 FLT3-ITD (fms-like tyrosine kinase-internal tandem duplication) 돌연변이의 정량 및 반복 염기 길이를 동시에 측정하는 정량 절편 분석법(fragment analysis)의 민감도를 평가하고, 분석적 성능을 검증하였다. 방법: FLT3-ITD 돌연변이의 정량과 수는 절편분석법으로 측정하였다. 변이 대립유전자와 정상 대립유전자를 혼합한 계대희석 표준물질로 절편 분석법, 일반 PCR법, 염기서열분석법의 FLT3-ITD 변이 검출한계를 측정하였다. 정상 공여자 50검체를 이용하여 특이도를 평가하였다. 급성골수성백혈병 환자의 481검체에 대하여 절편 분석법과 일반 PCR법으로 검사를 시행하고 그 결과를 비교 분석하였다. 결과: 절편 분석법의 돌연변이 최소 검출 농도는 5%였으며, 일반 PCR 검사법과 직접염기서열분석법은 각각 10%, 20%의 결과를 보였다. 급성골수성백혈병 환자의 481 검체를 분석한 결과, FLT3-ITD는 40.1% (193/481)에서 양성이었다. 변이 대립유전자의 정량값은 1.7-94.1% (중앙값 28.2%)로 다양하였으며, 반복 염기의 길이의 범위는 14bp-153 bp (중앙값 49bp)였다. 일반 PCR 검사법과 비교한 결과 방법간 일치도는 97.7% (470/481)였다. 절편 분석법이 일반 PCR 검사법에 비해 더 높은 민감도를 보였고, 11건의 돌연변이가 더 검출되었다. 이 중 7검체는 변이 대립유전자의 양이 10% 미만으로 일반 PCR 검사에서 검출되지 않았다(3.3-9.5%). 또 다른 불일치 세 검체에서는 PCR inhibitor의 영향으로 일반 PCR 방법에서 위음성 결과를 보였으며, 다른 한 검체는 돌연변이 중복 길이가 14 bp로 매우 짧아 일반 PCR에서 정상 밴드와 구별되지 않는 경우였다. 결론: 본 연구에서 저자들이 사용한 절편 분석법은 FLT3-ITD 돌연변이의 정량값과 중복된 길이를 동시에 측정할 수 있는 검사법으로, 민감하고 정확하여 급성골수성백혈병 환자에서 FLT3-ITD의 진단 및 추적 검사에 유용할 것으로 기대된다.