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赵长林教授:微卫星高度不稳定性与错配修复缺陷并非完全等同

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微卫星不稳定性(microsatellite instability,MSI)和错配修复(mismatch repair,MMR)是两种不同的生物学变异,两者关系即密切,又存在不相符合的问题。究其原因是两种方法检测的对象不同,两种检测方法在原理上存在不一致性。

由于受检测准确性、肿瘤异质性等因素的影响,还不能简单地认为错配修复缺陷(deficiency mismatch repair, dMMR)完全等同于微卫星高度不稳定(MSI-H),在临床工作中应给予高度重视。

1.微卫星不稳定性与错配修复的定义

微卫星是包含1~6个碱基的重复DNA序列,分布于整个基因组。MSI是人体整个基因组中基因的一种病态,表现为同一微卫星位点在不同个体之间的差异,或者同一个体的正常组织与某些异常组织之间重复单位的差异。

这是DNA复制及损伤过程中出现的碱基错配、未配或多配。当MSI发生在关键细胞功能与途径的编码区时具有致癌潜能,与肿瘤的发生密切相关。

MMR可校正DNA复制和重组过程中非同源染色体偶尔出现的DNA碱基错配,错配的碱基可被错配修复酶识别后进行修复。MMR对校正DNA复制过程中发生的错误配对非常重要,该修复系统经转录翻译后可表达相应的MMR,主要包括4个蛋白,MLH1、MSH2、MSH6和PMS2。

微卫星对复制错误易感,正常时可由MMR系统修复,缺失任意一个MMR蛋白功能时可造成MMR系统功能缺陷,并且对DNA复制过程中的碱基错配丧失修复功能,使微卫星复制错误累积,导致遗传不稳定性,即MSI。

MSI/MMR是两种不同的生物学变异,MMR可通过IHC检测MMR蛋白表达。IHC提示任一种MMR蛋白(MLH1、MSH2、MSH6、PMS2)表达阴性即为dMMR。如4个MMR蛋白均阳性表达,则为错配修复完整(proficient mismatch repair, pMMR)。

MSI可以通过多重荧光聚合酶链式反应(PCR)毛细管电泳方法检测DNA的微卫星不同位点。MSI状态分为MSI-H、微卫星低度不稳定(MSI-L)和微卫星稳定(MSS) (图1可放大)

图1 PCR毛细管电泳方法检测MSI状态

2.MSI和MMR检测存在什么问题?

MSI与MMR关系即密切,又存在不相符合的问题。究其原因是两种方法检测的对象不同,两种检测方法在原理上存在不一致性。由于受检测准确性、肿瘤异质性等因素的影响,MMR-IHC与MSI-PCR的符合率约在90%以上,但对于经IHC检出的dMMR型患者,真正是MSI-H型患者的比例较低,导致dMMR与MSI-H并非完全相同。因此,还不能简单地认为dMMR完全等同于MSI-H。

另约有10%的MSI-H型四个MMR蛋白可以完整表达,其原因包括MMR基因一些少见的错义突变(多为MLH1和MSH6)虽然影响其蛋白功能,而蛋白翻译和抗原性却属正常,仍能被抗体所识别,在此情况下IHC检测MMR蛋白阳性实为“假阳性”。

此外,由于MMR系统的蛋白存在功能重叠(PMS2和PMS1、MSH6和MSH3),MMR蛋白表达缺失,IHC检测结果为dMMR,而PCR检测却显示为MSS状态,出现MMR-IHC与MSI-PCR检测结果不一致的情况。

IHC检测本身也存在主观性,且受检测抗体质量、检测过程(固定、染色)等因素影响,导致各中心的检测准确率高低不一,与MSI-PCR检测相比较,易出现误判。

已有多个国际性研究显示,MSI-H /dMMR型患者免疫治疗的原发性耐药大多是由于对MSI或MMR状态的误判所致。这些患者并不是真实的MSI-H或dMMR型患者,而是 MSS或pMMR型患者。

还有荟萃研究分析显示,单用IHC评估MMR的检出率为88%~89%,单用PCR方评估MSI的检出率为95%~99.7%,两种方法联合检测MSI/MMR可以最大程度避免误判。

研究中各研究中心并没有采用统一的方法检测MSI和MMR状态,我们知道MMR是基因型(genotype),检测方法为MMR-IHC,而MSI是表型(phenotype),检测需采用MSI-PCR。因此,MMR-IHC还不能完全替代MSI-PCR。所有患者是否需要进一步的检测来验证MMR-IHC的结果等都是值得商榷的问题。

3.MSI/MMR联合检测究竟有何意义?

近年有文献报道MSI-H在胃癌、子宫内膜癌、结直肠癌(CRC)、肝胆肿瘤、胰腺癌的发生率。(图2可放大)

图2 MSI-H在胃癌、子宫内膜癌、CRC、肝胆肿瘤、胰腺癌的发生率

MSI-H型晚期胃癌患者约占胃癌总人群的5%~8%;MSI-H型晚期/转移性结直肠癌(mCRC)患者约占CRC总人群的4%~5%,虽然此型所占比例较少,却是免疫治疗的优势人群。

MSI-H/dMMR是肿瘤免疫治疗重要的生物标记物,也是目前胃癌和CRC全程管理中重要的生物标志物,无论是对患者的遗传筛查、治疗决策的选择,还是预测预后都发挥了重要作用。

值得强调的是,由于肿瘤,特别是胃癌具有明显的异质性,在选择治疗决策,判断胃癌化疗敏感性或免疫治疗原发性耐药的重要环节时,不宜单用IHC检测MMR,需要联合检测MSI/MMR。

肿瘤原发灶和转移灶MSI的异质性数据也很有限,大部分的小样本研究均发现肿瘤原发灶与肝、肺、远处淋巴结转移灶的MSI一致率较高(92%~100%),而肿瘤原发灶与腹膜转移灶、卵巢转移灶的MSI一致率较低(分别为75%~78%、0%)。

但在另一项40例结直肠癌肝转移标本的回顾性分析中,原发灶与肝转移灶的MSI一致率为85%(34/40)。有限的数据提示肿瘤原发灶和转移灶MSI存在不一致的问题。

在2018年ASCO上公布了一项观察CRC原发灶与转移灶MMR状态的研究。纳入331例CRC患者,其中23例dMMR型CRC原发灶患者中26.1%转移灶检出pMMR,而308例pMMR型CRC原发灶中3.6%转移灶检出dMMR。

该研究认为,CRC原发灶与转移灶MMR状态存在差异。特别是对于术后较长时间后复发转移或经过多线多疗程治疗后的患者,不宜仅凭IHC检测MMR的结果决定治疗策略。

如果患者情况和条件允许,建议可考虑再次行转移灶活检评估MSI状态后再决定治疗策略。

对于进展期胃癌复发或转移的患者,单次检测MSI/MMR可能还不够,有时需要进行第二次检测,甚至需要检测转移病灶。

因此,当IHC和PCR检测MSI/MMR结果不一致,或者怀疑MSI/MMR型晚期胃癌或mCRC对免疫检查点抑制剂(immune checkpointinhibitors, ICIs)治疗原发性耐药时,应考虑采用第三种诊断方法(如二代测序/NGS)进行复核为宜。(图3可放大)

图3 采用/NGS复核IHC和PCR检测MSI/MMR结果不一致

赵长林 教授

  • 国家三级教授、主任医师、医学博士、硕士生导师

  • 大连大学附属新华医院胃肠肿瘤内科主任

  • 大连结肠与直肠癌诊疗基地负责人

  • 中国抗癌协会辽宁省大肠癌专业委员会常委

  • 中华医学会辽宁省肿瘤分科学会第八、九届委员会委员

  • 中华普通外科学文献(电子版)编委

  • 中华结直肠疾病电子杂志特约专家审稿人

  • 国家教育部科技项目评审专家

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