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6 分钟搞懂:MSI/MMR 怎么检测?有何意义?

归去来兮 2021-8-30 99人围观 技术


2017 年,美国 FDA 宣布:加速批准 PD-1 抗体—— pembrolizumab ( 即我们常说的「K 药」)用于确定有高度微卫星不稳定性或错配修复基因缺陷( MSI-H/dMMR)的实体瘤治疗,K 药也成为首个「不看部位看 marker」的抗肿瘤免疫药物。

那么,到底什么是 MSI/MMR?哪些患者应该接受检测?本文尝试就此进行解答。



什么是 MSI/MMR ?

微卫星(microsatellite)是具有简单重复单元的 DNA 序列。

MSI (microsatellite instability):「微卫星不稳定性」

  • 指与正常组织相比,在肿瘤中某一微卫星由于重复单位的插入或缺失而造成的微卫星长度的任何改变,出现新的微卫星等位基因的现象。

MMR (mismatch repair):「错配修复」

  • 系统成员包括 MLH1,MSH2,MSH6 和 PMS2 等蛋白。DNA 复制过程中偶尔会出现小 DNA 错配错误,可以被这些蛋白识别后剪切,并合成新链进行修复。

整个基因组有超过 100000 个被叫作「微卫星」的短串联重复序列区域,复制过程中易于滑动出现错误,因此非常依赖于 MMR 系统修复。

上面 4 个蛋白出现异常时,引起 MMR 缺陷(deficient MMR, dMMR),不能发现和修改微卫星复制错误而造成弥漫的 MSI 。虽然大部分微卫星位于非编码区,但是错置的突变会导致移码突变,引起肿瘤相关基因出现异常,进而诱导癌症发生。

高度 MSI(MSI-H)在大约 15% 的 CRC 中起决定作用,此外,MSI-H 也可导致子宫内膜癌,卵巢癌,胃癌等其他肿瘤。

dMMR 常见于两种情况:

  1. MMR 基因的胚系突变,这种情况叫做林奇综合征(Lynch Syndrome),常在一个家族中恶性肿瘤遗传性聚集发生 [1]
  2. MMR 基因表观修饰失活引起的散发病例更为常见,通常伴有 CpG 岛甲基化表型(CpG island methylation phenotype, CIMP),50% 的病例同时具有 BRAFV600E 活化突变。反过来说,具有 CIMP 和 BRAFV600E 突变通常可排除林奇综合征 [2,3]

由此我们看到,dMMR 临床意义上等同于 MSI-H,但在某些病例中,并不能同时检测到 dMMR 和 MSI-H。

例如,MSH6 突变导致的 dMMR 引起 MSI 率较低,可能达不到诊断 MSI-H 的标准;而 MSI-H 阳性肿瘤偶尔来自于迄今未发现的 MMR 通路蛋白。因此,虽然二者的检测一致率很高,临床上也经常混为一谈,但并不能绝对地划等号 [4]



MSI/MMR 的检测方法

目前临床上主要采用两种方法检测 MSI/MMR:免疫组织化学法 (immunohistochemistry, IHC) 检测 MMR 异常蛋白,或聚合酶链式反应 (polymerase chain reaction, PCR) 检测 MSI。二代测序 (next generation sequencing,NGS)是近年来出现的新的检测方法。

IHC

IHC 染色分析 MMR 蛋白表达是最常用的方法,它主要是检测 4 个已知 MMR 蛋白(MLH1、MSH2、MSH6 和 PMS2),阳性表达定位于胞核:

  • 如果 4 个蛋白中 ≥ 1 个不表达,肿瘤可能为 MSI-H [5]
  • 所有 4 个蛋白表达均阳性为 pMMR(错配修复功能完整)。

IHC 便宜易行,但是有可能漏掉一些其他 MMR 蛋白引起的异常,而且由于肿瘤的异质性,整个肿瘤的评分有可能不一致。

PCR

PCR 通常对 BAT25,BAT26,D2S123, D5S346 和 D17S250 等位点进行检测。

  • MSI 超过 30%(5 个位点中 2 个以上)为 MSI-H;
  • 少于 30%(1 个位点)考虑为微卫星低度不稳定(MSI-L);
  • 没有不稳定则为微卫星稳定(microsatellite stability, MSS)[6]

PCR 是检测的金标准,能够更客观地评估功能性 dMMR 活性,但是对实验室条件要求高,价格相对昂贵。

总的来说,IHC 和 PCR 法检测 MSI/MMR 的敏感性和特异性都很好,两种方法具有高度的一致性(>95%)[7]

NGS

近年来 ,二代测序平台目标区域测序(NGS panel)、全外显子组测序(WES)、全基因组测序(WGS)开始应用于 MSI 检测。

NGS 适用于需要同时检测肿瘤驱动基因和(或)治疗相关基因变异的患者。

NCCN 指南推荐 MSI/MMR 检测仅可在美国临床实验室改进法案修正案(CLIA)认证的临床实验室进行。


MSI/MMR 的意义

MSI/MMR 对于多种肿瘤的诊断、预后判断以及治疗选择具有重要意义。

林奇综合征筛查

如前所述,林奇综合征是由于 MMR 胚系突变导致个体易于发生 CRC 和子宫内膜癌等恶性肿瘤。对于具有上述肿瘤家族史,或者具有早发肿瘤的患者,有必要对其本人及家属进行林奇综合征的筛查,可显著降低肿瘤的发病率和死亡率。

预后判断

MSI 可以反映预后。MSI 对 CRC 的预后取决于分期,MSI-H 是Ⅱ期 CRC 预后良好的指标 [8],而转移性 CRC(mCRC)虽然只有 4% 的为 MSI-H,但这些肿瘤患者预后并不改善,特别是合并 BRAFV600E 突变的患者 [9]

指导治疗

MSI 可以指导后续治疗。MSI-H 的 II 期 CRC 预后良好,同时对氟脲嘧啶类药物不敏感 [10],因此,NCCN 指南和 CSCO 结直肠癌诊疗指南推荐所有 II 期 CRC 均进行 MSI/MMR 检测,存在 MSI-H 的患者不推荐在治疗中加入辅助化疗。

除了化疗,MSI 也可以反映 mCRC 患者对靶向药物的反应。CALGB/SWAOG 80405 研究的分子分析发现,MSI-H 的患者可以从贝伐珠单抗而非西妥昔单抗中获益,接受贝伐珠单抗比西妥昔单抗治疗死亡风险降低 87%[11]。当然这还需要更多的研究来证实。

MMR/MSI 还可以预测免疫治疗的疗效。MSI-H/dMMR 肿瘤突变多,具有广泛的免疫源性,因而对于 PD-1/PD-L1 抑制剂反应良好。

KEYNOTE-177 研究中,具有 MSI-H/dMMR 的晚期结直肠癌患者随机接受帕博利珠单抗或化疗,两组的中位 PFS 分别是 16.5 个月和 8.2 个月,具有显著性差异 [15]。基于此结果,今年的 6 月 29 日,FDA 批准帕博利珠单抗一线治疗 MSI-H/dMMR 晚期结直肠癌患者的适应证。

KEYNOTE-016 研究中,帕博利珠单抗二线以上治疗 MSI-H/dMMR 的 CRC 患者,ORR 达到 36%,其他瘤种中 ORR 达到 46%。因此,2017 年 FDA 批准 K 药用于标准化疗后进展的 MSI-H/dMMR 的 CRC 患者以及治疗失败后的转移性 MSI-H/dMMR 实体瘤患者中 [12]

另一种免疫药物,纳武单抗在多重耐药的 MSI-H/dMMR mCRC 患者中也获得了 32% 的反应率,O 药也在同一年被加速批准用于 MSI-H/dMMR 的 CRC 患者氟尿嘧啶,奥沙利铂和伊立替康进展后治疗 [13]


结语

现有证据表明除了筛查肿瘤遗传风险和指导 CRC 等肿瘤的治疗外,MSI/MMR 检测可以使所有可能存在 dMMR 状态的肿瘤患者获益,因此已经日益成为一个泛肿瘤生物标志物,值得引起重视。

✩ 本文仅供医疗卫生等专业人士参考

参考文献
1. Aaltonen LA et al. Incidence of hereditary nonpolyposis colorectal cancer and the feasibility of molecular screening for the disease. N Engl J Med. 1998;338(21):1481-7
2. Herman JG et al. Incidence and functional consequences of hMLH1 promoter hypermethylation in colorectal carcinoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998;95(12):6870–5
3. Domingo E et al. BRAF screening as a low-cost effective strategy for simplifying HNPCC genetic testing. J Med Genet. 2004;41(9):664–8
4. Wu Y et al. Association of hereditary nonpolyposis colorectal cancer-related tumors displaying low microsatellite instability with MSH6 germline mutations. Am J Hum Genet 1999;65(5):1291–8
5. Samowitz WS et al. Evaluation of colorectal cancers for Lynch syndrome: practical molecular diagnostics for surgical pathologists. Mod Pathol. 2015;28 Suppl 1:S109-13
6. Hegde M et al. ACMG technical standards and guidelines for genetic testing for inherited colorectal cancer (Lynch syndrome, familial adenomatous polyposis, and MYH-associated polyposis). Genet Med. 2014;16(1):101-16
7. Zhang X et al. Era of universal testing of microsatellite instability in colorectal cancer.World J Gastrointest Oncol. 2013;5(2):12–9
8. Tougeron D et al. Efficacy of Adjuvant Chemotherapy in Colon Cancer With Microsatellite Instability: A Large Multicenter AGEO Study. J Natl Cancer Inst. 2016;108(7)
9. Goldstein J et al. Multicenter retrospective analysis of metastatic colorectal cancer (CRC) with high-level microsatellite instability (MSI-H). Ann Oncol. 2014;25(5):1032-8
10. Sargent DJ et al. Defective mismatch repair as a predictive marker for lack of efficacy of fluorouracil-based adjuvant therapy in colon cancer. J Clin Oncol. 2010;28(20):3219-26
11. Innocenti F et al. Mutational Analysis of Patients With Colorectal Cancer in CALGB/SWOG 80405 Identifies New Roles of Microsatellite Instability and Tumor Mutational Burden for Patient Outcome. J Clin Oncol. 2019 Mar 13
12. Lee V et al. Mismatch Repair Deficiency and Response to Immune Checkpoint Blockade. Oncologist. 2016;21(10):1200-11
13 Overman MJ et al. Nivolumab in patients with metastatic DNA mismatch repair-deficient or microsatellite instability-high colorectal cancer (CheckMate 142): an open-label, multicentre, phase 2 study. Lancet Oncol. 2017;18(9):1182-1191
14   CSCO 结直肠癌诊疗指南 2020 版
15   ASCO 2020

策划:GoEun、梅浙
投稿及合作:yinqihang@dxy.cn
本文首发于丁香园旗下专业平台:肿瘤时间


来自: 丁香园 | 作者:邵宜 周玲仙
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