Crit Rev Oncol Hematol:结直肠癌错配修复状态的价值
2017-07-20 月下荷花 肿瘤资讯
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。
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（图1和2）。
图1 IHC检测流程
图2 IHC检测流程
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
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原始出处：
Ryan,Sheahan,Creavin，Mohan,Winter.The current value of determining the mismatch repair status of colorectal cancer: A rationale for routine testing. Crit Rev Oncol Hematol
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