消化

结直肠癌错配修复状态的价值

作者:月下荷花 来源:肿瘤资讯 日期:2017-07-22
导读

          结直肠癌(CRC)是一组异质性疾病,传统上按分子途径分为二大类:染色体不稳定型(CIN)和微卫星不稳定型(MSI),CIN又分为3类共识分子亚型(CMS):CMS2、CMS3和CMS4,MSI或错配修复缺陷dMMR肿瘤多代表CMS1亚类,其诊断依靠PCR或IHC方法检测特定的微卫星序列是否扩增或MMR蛋白是否缺失。

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        结直肠癌(CRC)是一组异质性疾病,传统上按分子途径分为二大类:染色体不稳定型(CIN)和微卫星不稳定型(MSI),CIN又分为3类共识分子亚型(CMS):CMS2、CMS3和CMS4,MSI或错配修复缺陷dMMR肿瘤多代表CMS1亚类,其诊断依靠PCR或IHC方法检测特定的微卫星序列是否扩增或MMR蛋白是否缺失。

        CRC的第三种分子途径是“锯齿状通路”,特征是抑癌基因启动子富含CpG岛区域的DNA过甲基化,此种CIMP表型与散发MSI有交叉,源于MLH1启动子甲基化和BRAF突变活化,BRAF检测或MHL1启动子甲基化检查可排除林奇综合征(LS)。

        CRC中的MSI/MMR状态具有如下4个作用:检测LS,患者因此可从密切随访、预防性阿斯匹林、根治性手术、不同的辅助治疗中获益;预后,MSI肿瘤较少淋巴结转移和同时性肝转移,细胞分化程度与预后无关,不过转移性疾病时MSI为不良预后作用;化疗反应,II期患者不能从化疗中获益;免疫调节治疗。本文主要论述MSI肿瘤的病因与诊断,并总结MMR状态对治疗CRC的重要性。

        微卫星不稳定性

        MSI是DNA MMR系统缺陷的一种反应,DNA MMR缺陷可致“突变表型”,形成免疫表型。

        误配修复基因系统

        MMR对保证遗传学稳定性非常重要,二聚体MSH2/MSH6 (MutSα)和MSH2/MSH3 (MutSβ)负责检测复制错误,招募MLH1/PMS2降解突变片段并重新合成DNA。MSH6 表达是MSH3的10倍,MutSα:MutSβ为10:1,因DNA损害引起的细胞周期捕获和程序化细胞死亡也需要MMR系统参与,因此dMMR时严重受损细胞不能去除,导致突变和癌症发生进展。

        MSI和MSS CRC的表型差别

        MSI CRC的病因

        1)林奇综合征

        LS是MMR基因突变的显性遗传病,主要由MLH1和 MSH2胚系突变引起,MSH6和PMS2突变较少见;MLH1或MSH2胚系半等位基因甲基化引起的“表观突变”也是原因之一;EpCAM位于MSH2上游,其缺失致MSH2表观沉默,也与LS有关;LS需MMR双等位基因均失活才会发生。http://www.lscarisk.org网址提供了LS相关癌症类型、发病年龄和致癌基因缺陷的详细内容。

        怀疑LS时应详细询问家族史,采用阿姆斯特丹标准和百塞斯达修订标准评估,最近还有MMR-pro、PREMM和MMR predict程序进行计算评估。推荐LS患者严格随访,预防性结肠切除无意义,但预防性子宫和卵巢输卵管切除能降低子宫内膜癌和卵巢癌风险。

        随访内容包括:25岁(家族内最早发病不足30岁时,以最早实际发病年龄-5)起每1-2年进行一次结肠镜;家族内有胃癌患者或高胃癌风险时,30岁起2年一次上消化道内镜。有些检查如盆腔超声、CA125、阴道检查均缺少高水平证据支持。因敏感性低,不推荐其它LS相关癌症随访。关于LS CRC的正确手术方式仍有争议,有良好证据支持阿斯匹林能减低LS CRC风险。

        2)“林奇样综合征(LLS)”和MSI CRC新病因

        MMR基因体突变、启动子甲基化和胚系突变均参与dMMR,但极少一部分MSI肿瘤并无直接的MMR基因改变。不足35%的肿瘤表现为IHC方法的MMR状态异常或分子分析时表现为MSI,且有LS相似家族史,但其遗传学检查未发现MMR基因遗传突变,也不能证实存在散发MLH1启动子过甲基化,这称作LLS,占所有疑为LS患者的70%。

        LLS可能源于某些非MMR基因突变,导致与LS非常一致的肿瘤表型;也可能是MMR基因发生了标准方法不可检测到的突变;MH3双等位基因突变时可发生MSI CRC,但其重复序列长度超过传统MSI检测长度;另一种可能就是MMR基因体突变伴其它等位基因的LOH,如POLD1、POL、MUTYH、FAN1、NTHL1、PIK3CA、BRCA1/2、PTEN、STK11、SMAD4、BMPR1A、KLLN、AKT1、AXIN2、BUB1和BUB3。

        3)家族性X型CRC

        具有CRC家族史,满足阿姆斯特丹标准,完整的DNA MMR,PCR法未发现MSI,此时称作家族性X型CRC(FCCTX)。FCCTX患者CRC风险是普通人群2倍,缺少结肠外癌症表现。其遗传学机制不清,与LLS一样,可能是几个相关基因突变所致。

        4)结构性MMR缺陷(CMMRD)综合征(MMR双等位基因结构性突变)

        结构性MMR缺陷综合征患者的所有组织均为MMR缺陷,是少见MSI CRC病因。患者临床表型不同于LS,极早发生血液学肿瘤、脑肿瘤和小肠癌症。CRC亦可发生,外显性低于其它MSI肿瘤,多发生于左半结肠,与LLS和LS一样

        5)散发MSI CRC

        散发MSI相关CRC多数源于获得性MLH1启动子过甲基化,其遗传背景是所有基因启动子的过甲基化,即CIMP,90%MSI CRC属于此种机制。散发MSI CRC与LS CRC具有许多相同特征,但散发者多为女性、年龄较大,多源于锯齿样结构损害。

        BRAF是MAPK信号途径一员,直接作用于RAS,活化MEK,促进肿瘤发生。BRAF pV600E (c.1799T > A)突变发生率15–20%,具有重要的预后和治疗意义,文献显示散发MLH1 MSI CRC的BRAF突变达63.5%,多数具有BRAF活化突变的CRCs也表现为CIMP,而CIMP和BRAF突变在LS相关肿瘤中不足1%,因此BRAF突变可用作排除标准。不过结肠外散发肿瘤的BRAF突变频度较低,对区分散发dMMR与LS相关结肠外肿瘤无意义。

        MMR状态命名与确定

        1. MSI诊断

        PCR法检测肿瘤和正常细胞的核酸重复序列并进行比较,≥30–40%为MSI-H,<30–40%为MSI-L,无MSI者为MSS,MSI-L 的作用仍有争议,MSI CRC仅指MSI-H CRC,与dMMR CRC可互换应用。

        2. IHC检测dMMR肿瘤

        MMR蛋白包括hMLH1、hMSH2、hMSH6和hPMS2,采用IHC检测MMR蛋白可以代替PCR法检测MSI,所有MMR蛋白正常表达提示肿瘤DNA MMR正常,不过5% MSI CRC也可有MMR蛋白全表达,因此IHC检测MMR蛋白不能完全排除dMMR,原因包括dMMR缺陷由上述4种基因之外的MMR基因异常所致,或是MMR蛋白虽有表达但功能异常。

        真核MMR蛋白为异二聚体,hMSH2和hMLH1蛋白是主亚单位,突变缺失时其伴随亚单位表达也常缺失,hMSH6或hPMS2单独表达缺失见于各自基因的结构性突变,并不影响hMSH2或hMLH1表达,IHC检测蛋白缺失既可以是MMR基因突变也可以是其它CRC相关基因突变所致。此外EpCAM体突变致MSH2过甲基化引起的LS也会导致IHC检测时MMR蛋白表达缺失,但此时MSH2突变分析为阴性,有研究显示MSH2阴性CRC中EpCAM免疫染色阴性时提示EpCAM异常,特异性100%。

        3. PCR法与 IHC法 检测MMR状态

        MSH6结构性突变时PCR法可能不能发现MSI,这是DNA MMR系统功能冗余所致,但IHC法此时可发现MSH6表达缺失;IHC检测的最大缺点是无法发现蛋白表达不变、但功能缺失的少见错义突变,常见于MLH1和MSH6基因,此时PCR法检测MSI有助于发现MMR陷缺;同时结合BRAF的检测有助于确定LS风险。

        4. NGS在明确MMR状态中的作用

        有研究显示根据癌症突变负荷,NGS法检测dMMR优于IHC和PCR,同时还证实了突变负荷与PD-1阻滞治疗疗效间的关联;NGS还可发现一些标准检测未发现的LS;可以发现DNA MMR基因体突变伴随LOH及附加基因结构性突变,导致dMMR。不过目前用于NGS检测的CRC基因组合尚无共识推荐,存在结论不一致或假阴性的情况。

        MMR状态是林奇综合征诊断的重要依据

        小于50岁的早发CRC,家族史对确定LS很关键,如阿姆斯特丹和百塞斯达标准,但吻合率较低,2009年Jerusalem标准推荐所有CRC进行IHC和PCR检测MMR蛋白和MSI,最大可能鉴别LS。

        BRAF突变与CIMP相关,50–70%的散发dMMR CRC通常为MLH1启动子获得性过甲基化所致,因此建议BRAF和/MLH1启动子过甲基化检查以排除散发疾病。当肿瘤无MLH1表达且BRAF突变阴性或MLH1启动子过甲基化阴性时,或肿瘤缺少MSH2、MSH6或PMS2表达时应进行遗传学检测。

 

 

        EGAPP将LS定义为恶性疾病的遗传易感性,由MMR基因结构性突变引起,以代替HNPCC,并首推新诊断CRC患者,采用IHC检测MMR蛋白或PCR检测MSI,同时进行BRAF检测,以降低其亲属肿瘤发病率和死亡率。 ASCP、CAP和ASCO发布指南推荐CRC分子学检查,用作预后分层并鉴别LS。NICE也推荐所有新诊断CRC进行LS检查,IHC和MSI均可用作筛查工具。

        MSI是CRC的预后标志

        1. 5-FU辅助化疗时MSI的预后作用

        多数研究显示MSI具有保护作用,MSI肿瘤生存优于MSS肿瘤,但证据仍不是非常充分;含5FU的辅助化疗时,MSI CRC肿瘤的OS和无复发生存(RFS)优于MSS肿瘤,II期肿瘤中似乎更突出,因此CRC发生机制可能会影响治疗选择和患者结局。

        2. 辅助性FOLFIRI 中MSI 的预后作用

        依立替康不用于CRC辅助治疗,亦无明确证据表明FOLFIRI适用于MSI肿瘤。

        3. 辅助性FOLFOX治疗时MSI的预后作用

        FOLFOX治疗MSI CRC数据有限,MSI预后作用数据缺乏,MSI CRCs可能对奥沙利铂敏感。

        4. 辅助性西妥昔单抗治疗时MSI的预后作用

        无明确证据改变现有治疗推荐。

        5. 辅助性贝伐单抗治疗时MSI的预后作用

        无明确证据改变现有治疗推荐。

        6. KRAS和BRAF对MSI预后的影响

        转移性MSI CRC存在BRAF突变时生存较差;无KRAS和BRAF突变的III期MSS CRC与MSI CRC 经FOLFOX治疗后DFS相似;KRAS或BRAF突变MSI CRC和MSS CRC相比,前者的DFS 和OS更优。因此有必要对MSI CRC采用分子标志进行亚分层。

        7. MSI CRC中新的预后标志

        如上所述MSI CRC进一步预后亚分层与不同的分子改变有关,除KRAS和BRAF以外,目前还发现LINE-1低甲基化状态与更高死亡率相关。

        MSI 对含 5-FU化疗的预测作用

        现有证据显示所有II期肿瘤均应行MMR检查,因为II期MSI肿瘤不能从5-FU化疗中获益,奥沙利铂能克服对5-FU的耐药,近端、III期、N1和散发肿瘤可能获益最多。目前悬而未决的问题是MSI状态究竟对II和III期CRC影响有何不同,5-FU对II期MSI CRC 患者究竟带来哪些损害,MSI预后和预测作用的潜在机制是什么。

        MSI 对CRC免疫治疗的预测作用

        1. MSI对免疫节点抑制剂的预测作用

        假说认为MSI CRC预后更佳是源于大量突变导致更多新抗原产生,刺激抗肿瘤免疫反应,Th1和IFNγ与更佳预后相关,Th17和IL-17则与预后不佳相关。

        MSI肿瘤能选择性上调肿瘤微环境(TME)中的多个免疫节点表达:PD-1、PD-L1、CTLA-4、LAG-3和IDO,使肿瘤免受免疫介导杀伤,因此阻滞上述节点可有效治疗CRC,2期研究中帕姆单抗治疗MSI肿瘤有效,而pMMR肿瘤无效,基因组分析显示dMMR肿瘤平均体突变1782,而pMMR为73,高突变负荷与PFS相关,因此FDA批准帕姆单抗治疗转移性难治性MSI CRC。

        2. MSI CRC疫苗

        MSI CRC由于大量突变产生具有免疫原性的框架飘移肽段(FSP),以FSP为基础的免疫干预方法治疗MSI CRC的研究正在进行中,以评估其安全性和可行性,该类疫苗有望成为有前景的新的治疗策略。

        MSI直肠癌、MSI转移性CRC和MSI腺瘤

        1. MSI直肠癌

        虽然MMR是CRC最重要的标志,但它在直肠癌中的作用仍不清楚,主要因为直肠癌中dMMR很少见,占所有dMMR CRC的2–15%,但直肠癌中dMMR或MSI存在时高度提示LS,需遗传学检查证实。LS直肠癌的优化管理仍有争议,例如与dMMR结肠癌不同,MSH2/MSH6复合物缺乏是LS直肠癌最常见表现,与较高结肠外肿瘤发生率(23%)相关,因此需对多器官进行肿瘤随访。LS相关的dMMR直肠癌的手术切除程度也有争议,其肿瘤学结果受结肠外癌症和异时性癌症的高风险和高死亡率影响。

        dMMR直肠癌缺少长期生存数据;MSI结肠癌以老年女性右半结肠为主,而超过1/3 MSI直肠癌是男性;dMMR直肠癌大部分为粘液性成分;MLH1启动子过甲化和BRAF突变发生率减低;虽BRAF突变减少,但其预后结果却互为矛盾,近期研究支持dMMR直肠癌预后更佳。

        虽然通常认为dMMR提示对辅助性5-FU化疗反应差,但dMMR对5-FU+新辅助放疗的影响仍存争议,不过近期大型研究显示病理反应良好,完全病理反应率(pCR)27.6%,而无LS的直肠癌只有18%。此外dMMR的过突变表型提示免疫治疗的潜能。

        2. MSI转移复发CRC

        研究显示早期dMMR CRCs预后更佳,而III期和转移CRCs的生存更差,生存差的原因部分归因于BRAF突变。MSI肿瘤较少发生淋巴结转移和同时肝转移,复发率也低于MSS,不过复发多以局部和腹腔复发为主,复发后仍可再行治愈性切除,但转化治疗无获益,可能是由于MSI化疗耐药所致。

        3. MSI结直肠腺瘤

        LS传统上认为是非息肉增生综合征,但高达41%患者至少有一个腺瘤,2%具有6-9个腺瘤,4%累积腺瘤超过10个。认为LS的二次打击发生于APC或CTNNB1突变后,因此只有一半LS患者处于腺瘤状态时发现MSI异常,散发腺瘤中很少见到MSI改变,因此腺瘤MSI高度提示LS可能,同时加速CRC发展,这也解释了为什么严密结肠镜随访仍会发生结肠镜间期CRCs。

        结语

        15–20%的CRC 为MSI表型,MSI是LS的特征,LS是CRC最常见的遗传易感综合征,每35例CRCs即有1例LS CRC。大部分MSI肿瘤仍为散发,是MMR获得性突变所致。虽然MSI CRCs本身具有异质性,但其临床、病理和分子特征与MSS CRC区分显着。明确CRC中的MSI具有如下作用:预后分层、预测化疗和免疫治疗反应、参与诊断LS。因此所有新诊断CRC均应进行MMR状态检测,便于制定最恰当的治疗方案。

        评论

        MSI、MSI-H、MSI-L、MSS、MMR、dMMR、pMMR、LS、LLS、FCCTX 、EPCAM、CNMMRD、散发LS、MLH1、MSH2、MSH6、PMS2、MutSα、MutSβ、MLH1启动子过甲基化、CIMP、FSP、CIN、CMS,读完这篇文章,如果你能明确这些缩写的基本概念和相关引申应用,恭喜你这篇文章的目的就基本达到了。

        原始出处:

        Ryan,Sheahan,Creavin,Mohan,Winter.Thecurrentvalueofdeterminingthemismatchrepairstatusofcolorectalcancer: Arationaleforroutinetesting.Crit Rev Oncol Hematol

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