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同源重組修復缺陷臨床檢測與應用專家共識(2021版)

2021-12-01 14:11:54中國抗癌協(xié)會腫瘤標志專業(yè)委員會遺傳性腫瘤標志物協(xié)作組中華醫(yī)學會病理學分會分子病理學組
中國癌癥防治雜志 2021年4期
關鍵詞:腫瘤醫(yī)院基因組抑制劑

中國抗癌協(xié)會腫瘤標志專業(yè)委員會遺傳性腫瘤標志物協(xié)作組,中華醫(yī)學會病理學分會分子病理學組

同源重組修復(homologous recombination repair,HRR)是DNA雙鏈斷裂(double strand break,DSB)的首選修復方式。同源重組修復缺陷(homologous recombination deficiency,HRD)通常指細胞水平上的HRR功能障礙狀態(tài),可由HRR相關基因胚系突變或體細胞突變以及表觀遺傳失活等諸多因素導致,常存在于多種惡性腫瘤中,其中在卵巢癌、乳腺癌、胰腺導管癌、前列腺癌等腫瘤中尤其突出。HRD會產生特定的、可量化的、穩(wěn)定的基因組改變,可通過建立基于基因組特征分析的評估體系來預測腫瘤HRD狀態(tài)及其程度,已成為晚期卵巢癌患者臨床應用聚腺苷二磷酸核糖聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerase,PARP]抑制劑的新型生物標志物,也可能對乳腺癌、前列腺癌等腫瘤的PARP抑制劑和鉑類藥物的臨床用藥具有指導價值。本共識圍繞HRD定義描述、HRD腫瘤臨床病理與分子特征、HRD檢測的臨床應用價值、HRD檢測樣本選擇、HRD檢測技術選擇與確認、HRD算法標準化及HRD臨床檢測和應用的問題等關鍵點,結合國內外應用現(xiàn)狀,為臨床提供7條HRD臨床檢測與應用專家共識。希望本專家共識可以提高臨床醫(yī)師及檢測等相關人員對HRD臨床意義及檢測規(guī)范的認識,從而更加準確合理地開展HRD檢測及結果解讀,為患者提供更優(yōu)質的臨床服務。

1 HRD定義描述

DNA損傷是通過相互關聯(lián)的多種途徑修復的,其中,HRR是負責修復DSB與DNA鏈間交聯(lián)(inter-strand crosslinks)最為準確且高保真的DNA損傷修復系統(tǒng)。HRD通常指細胞水平上的HRR功能障礙狀態(tài),當HRD存在時,DSB會過度依賴非同源末端連接(non-homologous end joining,NHEJ)、微同源末端連接(microhomology mediated end joining,MMEJ)和單鏈退火途徑(single-strand annealing,SSA)等低保真、高易錯的替代性DNA損傷修復途徑[1-4],從而極可能造成核酸序列的插入/缺失,拷貝數(shù)異常,并引起染色體交聯(lián),造成基因組和染色體不穩(wěn)定[5-6]。

HRD可由HRR相關基因胚系突變或體細胞突變以及表觀遺傳失活等諸多因素導致。HRR是一條涉及多個步驟的復雜信號轉導通路,其中關鍵蛋白為乳腺癌易感基因(breast cancer susceptibility gene,BRCA)。有研究報道,胚系BRCA1/2基因變異的攜帶者罹患乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌的風險增加[7]。BRCA1/2與多種其他DNA修復蛋白相互作用,形成DNA損傷修復的復雜系統(tǒng),這些蛋白包括ATM、RAD51、PALB2、MRE11、RAD50、NBN、CDK12和 FA蛋白等。當前仍不斷有新基因或機制被發(fā)現(xiàn)參與HRR調控,如UBQLN4、RBBP8等基因[8-9]。HRD的存在會使腫瘤細胞對誘發(fā)DNA交聯(lián)的鉑類藥物高度敏感,同時應用PARP抑制劑可促發(fā)腫瘤細胞合成致死[10]。目前HRD正逐步發(fā)展成為新型生物標志物并用于腫瘤精準治療,HRD臨床檢測也日益受到重視。

HRD會產生特定的、可量化的、穩(wěn)定的基因組改變,其中包含可被鑒別的基因突變、插入/缺失模式,以及染色體結構異常、基因拷貝數(shù)變異等,這也是當前構建HRD臨床檢測方法的理論基礎。HRD臨床檢測所描述的腫瘤基因組特定改變,也被稱為“基因組瘢痕”。自2012年以來,雜合性缺失(loss of heterozygosity,LOH)、端粒等位基因不平衡(telomeric allelic imbalance,TAI)、大片段遷移(large-scale state transition,LST)等被作為基因組瘢痕標志物,以量化基因組瘢痕的程度。LOH定義為大于15 Mb且小于整個染色體長度的雜合性缺失;TAI定義為延伸到其中一個亞端粒但不超過著絲粒且大于11 Mb的等位基因不平衡的染色體片段;LST定義為兩個相鄰區(qū)域(兩個區(qū)域長度均大于等于10 Mb,且區(qū)域間距小于3 Mb)之間的染色體斷裂位點,腫瘤基因組截斷點的總數(shù)可以用來描述基因組的不穩(wěn)定性[3]。LOH、TAI和LST等 3個指標都有獨特的定義,在一定程度上都能描述細胞HRD狀態(tài)的程度。然而,相較單個指標描述,三者組合綜合計算評分能更全面反映基因組瘢痕狀態(tài),進而對基因組不穩(wěn)定狀態(tài)進行評估。在已批準的檢測中,以BRCA1/12的致病性變異狀態(tài)加上基因組不穩(wěn)定評分(genomic instability score,GIS)來評價HRD狀態(tài)。

HRD臨床檢測旨在建立基于基因組特征分析來預測腫瘤HRD狀態(tài)及其程度的評估體系,但是當前臨床檢測結果僅能代表腫瘤細胞已經發(fā)生或者正在發(fā)生的基因組不穩(wěn)定性,因為即使腫瘤細胞恢復HRR活性,HRD所導致的腫瘤基因組歷史痕跡依然不會消失。因此,鑒于HRR通路以及細胞信號通路的復雜性,通過臨床檢測方法實現(xiàn)腫瘤細胞HRD全面而準確的評估仍具挑戰(zhàn)。

專家共識:HRD通常指細胞水平的HRR障礙狀態(tài),HRD會產生可量化的、穩(wěn)定的基因組改變,目前主要通過LOH、TAI和LST 3個指標的綜合檢測得出GIS,臨床實踐中以BRCA1/2基因致病性突變與GIS評估腫瘤HRD狀態(tài)。鑒于HRR通路以及細胞信號通路的復雜性,通過臨床檢測方法實現(xiàn)腫瘤細胞HRD全面而準確的評估仍具挑戰(zhàn)。

2 HRD的臨床應用

2.1 HRD腫瘤臨床病理及分子特征

惡性腫瘤中HRD的發(fā)生率與腫瘤部位、組織學類型及其所采用的檢測方法密切相關。對轉移性(n=3 504)和原發(fā)性(n=1 854)泛癌種隊列的全基因組測序(whole genome sequencing,WGS)通過CHORD算法分析,結果顯示,在轉移性癌中,HRD的發(fā)生率為6%,其中在卵巢癌中的發(fā)生率(30%)最高,在乳腺癌、前列腺癌和胰腺癌中發(fā)生率(12%~13%)相當,而在其他腫瘤中少見;HRR相關基因突變頻率為6%,以卵巢癌(30%~50%)和乳腺癌(12%~24%)最常見,其次是胰腺癌(7.3%~13.0%)和前列腺癌(5.3%~13.0%)[11]。TCGA計劃研究組整合分析高級別漿液性卵巢癌中的316例全外顯子組和489例表達譜數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)22%存在BRCA1/2胚系和(或)體細胞致病性或可能致病性突變,11%因啟動子甲基化發(fā)生BRCA1 mRNA表達缺失,高達50%的卵巢癌可能存在HRR通路異常[12]。整合分析150例轉移性去勢抵抗性前列腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer,mCRPC)患者的全外顯子與全轉錄組數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)12.7%的患者存在BRCA1/2雙等位基因失活,高達19.3%的患者存在HRR相關基因突變[13]。基于21 842例胰腺癌患者的回顧性研究顯示,經多基因二代測序(next-generation sequence,NGS)檢測有14.5%~16.5%的患者存在HRD,而經全基因組或全外顯子組檢測并優(yōu)化算法分析則發(fā)現(xiàn)24%~44%的患者存在HRD,其發(fā)生率高于有限的HRR基因突變率[14]。另外,還有研究報道,極少數(shù)小細胞肺癌患者會攜帶RAD51D、CHEK1、BRIP1、BRCA1/2等HRR相關基因胚系突變,可發(fā)生LOH,并可能對PARP抑制劑產生治療應答[15]。

HRD陽性卵巢癌更多見于高級別漿液性癌,初診時常伴有更高水平的血清CA125,其臨床預后較好[16]。約25%的卵巢高級別漿液性癌與BRCA1/2基因胚系突變有關。BRCA1/2基因胚系突變相關性卵巢高級別漿液性癌的典型組織學改變包括推擠性和浸潤性生長,腫瘤細胞排列呈裂隙樣、乳頭狀或腺樣結構,細胞核異型性大,核分裂象易見;免疫表型特點為p53異常表達(多為細胞核彌漫強陽性或完全表達缺失,少數(shù)可表現(xiàn)為胞漿陽性表達),ER和p16也通常表現(xiàn)為彌漫強陽性表達,同時可表現(xiàn)為間質大量淋巴細胞浸潤、地圖樣壞死以及實性、假子宮內膜樣、移行上皮樣(solid pseudo-endometrioid transitional-like,SET)等組織學特點。此外,轉移性高級別漿液性卵巢癌如表現(xiàn)為轉移灶呈髓樣浸潤、圓形、推擠樣或SET排列方式,也高度提示可能存在BRCA1/2基因胚系突變[17-18]。然而,上述組織學特征并不具備足夠的BRCA基因突變診斷特異性,BRCA基因突變尚需通過基因水平檢測方法明確。

HRD陽性乳腺癌具有更高的組織學分級,更高的Ki-67指數(shù),也更傾向于PR陰性,更多見于三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC),對其亞型進一步分析發(fā)現(xiàn),腔型/雄激素受體亞型(luminal/androgen receptor,LAR)相較其他亞型的HRD評分低[19]。一項關于日本青少年和年輕成人乳腺癌的研究也發(fā)現(xiàn),HRD陽性更多見于三陰性乳腺癌,且有更高的TP53突變率以及更高的組織學分級[20]。BRCA1/2基因胚系突變是導致乳腺癌HRD最常見的原因。BRCA1基因胚系突變相關性乳腺癌通常表現(xiàn)為邊界清楚,易發(fā)生出血壞死,臨床行為更具侵襲性,易發(fā)生肺、腦轉移。主要的組織學特征包括高級別腫瘤和顯著的淋巴細胞浸潤等;BCL2低表達,多見于三陰性和基底樣亞型乳腺癌。BRCA2基因胚系突變相關性乳腺癌則常表現(xiàn)為推擠性生長方式,多發(fā)生骨和軟組織轉移,免疫表型多為ER/PR陽性,HER-2陰性,BCL2高表達,腫瘤組織內淋巴細胞浸潤不如BRCA1基因胚系突變相關性乳腺癌顯著,常伴有鈣化[18-21]。

HRD是較穩(wěn)定的惡性腫瘤分子標記。對來自32例早期乳腺癌的81個穿刺活檢小標本進行HRD評估,同一腫瘤不同穿刺活檢標本間HRD評分具有高一致性(R2=0.98)[22]。配對分析來自50例患者的原發(fā)性以及復發(fā)性卵巢癌組織的HRD狀態(tài),發(fā)現(xiàn)同一患者的原發(fā)和復發(fā)組織的HRD評分也具有高一致性(R2=0.93),但需要注意的是,其中有1例患者的復發(fā)腫瘤組織內檢測到新的BRCA1回復性突變,且其可能與鉑類化療抵抗有關[23]。

專家共識:HRD是惡性腫瘤較為常見的分子標記,卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌發(fā)生率較高;HRD陽性卵巢癌、乳腺癌表現(xiàn)出一定的臨床病理學特征,BRCA相關的遺傳性乳腺癌和卵巢癌表現(xiàn)更顯著。HRD是較穩(wěn)定的惡性腫瘤分子標記,其評估通常不受腫瘤取材部位(同一部位不同病灶或原發(fā)和轉移病灶)影響。

2.2 HRD臨床檢測的應用價值

目前全球已有多種PARP抑制劑獲批上市,如由FDA批準的奧拉帕利(Olaparib),魯卡帕利(Rucaparib),尼拉帕利(Niraparib),他拉唑帕利(Talazoparib)以及近期由NMPA批準的氟唑帕利(Fluzoparib)和帕米帕利(Pamiparib)等,已相繼在卵巢癌、前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌等腫瘤中獲批諸多適應證,與此同時,HRD臨床檢測作為PARP抑制劑重要的療效預測標志物也得以迅速發(fā)展。

在QUADRA研究中,HRD陽性隊列的98例患者接受尼拉帕利治療的客觀緩解率(ORR)為24%,中位預期緩解持續(xù)時間(DOR)為8.3個月[24]。PAOLA-1研究中HRD陽性患者接受奧拉帕利+貝伐珠單抗或貝伐珠單抗單藥一線維持治療的中位PFS分別為37.2個月和17.7個月,而HRD陽性且BRCA突變陰性患者的中位PFS分別為28.1個月和16.6個月[25]。在PRIMA研究中,HRD陽性/BRCA突變型組的疾病進展或死亡風險降低60%,HRD陽性/BRCA野生型組疾病進展或死亡風險降低50%[26]。上述3項研究均采用Myriad myChoice?CDx確認腫瘤HRD狀態(tài),HRD陽性定義為腫瘤BRCA1/2突變和(或)GIS評分≥42分。FDA也相繼批準HRD用于尼拉帕尼后線治療復發(fā)的高級別漿液性上皮性卵巢癌、輸卵管癌或原發(fā)性腹膜癌成人患者,一線維持治療新診斷的Ⅲ~Ⅳ期高級別漿液性或子宮內膜樣卵巢癌患者,以及奧拉帕利聯(lián)合貝伐珠單抗維持治療晚期高級別漿液性或子宮內膜樣卵巢癌、輸卵管或原發(fā)性腹膜癌患者的伴隨診斷。

ARIEL3研究采用FoundationOne CDx(F1CDx)檢測LOH確定HRD狀態(tài),其中LOH高的閾值為≥16%,HRD陽性定義為BRCA突變型或BRCA野生型但LOH高。探索性分析結果顯示,魯卡帕利維持治療組LOH高的患者較LOH低的患者中位PFS延長(9.7個月vs6.7個月,P=0.0338),而安慰劑組中,LOH高組與LOH低組患者的中位PFS均為5.4個月[27]。基于上述研究結果,F(xiàn)oundationFocusTMCDx BRCA LOH(已整合入F1CDx)被FDA批準用于魯卡帕利維持治療復發(fā)高級別漿液性或子宮內膜樣卵巢癌患者的補充診斷,以期篩選出更多可能獲益的HRD陽性患者。

PROfound研究結果顯示奧拉帕利可降低攜帶BRCA、ATM致病性或可能致病性突變的mCRPC患者66%的疾病進展或死亡風險,經獨立評審委員會評估攜帶BRCA、ATM、BARD1、BRIP1、CDK12、CHEK1/2、FANCL、PALB2、RAD51B/C/D和RAD54L等其他HRR基因致病性或可能致病性突變的患者PFS均可改善[28]?;谠撗芯?,F(xiàn)DA于2020年5月批準奧拉帕利用于經恩雜魯胺或醋酸阿比特龍治療進展后,HRR基因存在致病性或可能致病性突變的mCRPC成人患者;同時批準F1CDx作為其伴隨診斷,以篩選更多可能獲益的攜帶HRR基因變異的mCRPC患者。

BRCA基因檢測已被批準作為奧拉帕利治療經含鉑化療的攜帶BRCA胚系突變、HER2陰性轉移性乳腺癌的伴隨診斷,以及奧拉帕利用于攜帶BRCA胚系基因突變胰腺癌患者的一線含鉑化療維持治療的伴隨診斷;HRR基因突變檢測則用于經恩雜魯胺或醋酸阿比特龍治療進展后mCRPC奧拉帕利治療的伴隨診斷;也有報道BRCA或PALB2基因檢測能較好地預測魯卡帕利維持治療鉑敏感晚期胰腺癌患者的療效[29]。除此之處目前基于Myriad myChoice?CDx、FoundationFocusTMCDx或類似方法進行乳腺癌、胰腺癌HRD狀態(tài)評估的臨床應用也還在不斷探索中?,F(xiàn)已有研究探討HRD狀態(tài)評估對新發(fā)HER2陰性和(或)三陰性乳腺癌PARP抑制劑新輔助治療或一線治療療效的預測價值,但均為小樣本研究,尚未取得確切性結論[30-31]。另有報道應用MSK-IMPACT檢測結合特定算法分析262例晚期胰腺癌患者的HRD狀態(tài),結果顯示HRD陽性患者一線接受含鉑化療患者較未接受含鉑化療患者具有更長的 PFS(P<0.01)[32]。

專家共識:HRD臨床檢測在PARP抑制劑治療晚期卵巢癌療效預測中具有重要的應用價值,可對卵巢癌患者進行分層,優(yōu)化相應治療決策,最大限度擴大PARP抑制劑臨床獲益人群;在乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌中,其對PARP抑制劑或含鉑類藥物的臨床應用可能也具有潛在的指導價值,相關研究尚在探索中。另外,我國尚無獲批的HRD檢測試劑,臨床實施檢測時應依據(jù)患者腫瘤類型、分期與診療史,并在患者充分知情同意前提下,選擇與適應證和(或)擬應用的PARP抑制劑種類最匹配且經嚴格性能驗證的商業(yè)試劑盒。

3 HRD臨床檢測規(guī)范化

對于擬開展HRD項目檢測的實驗室,應參照《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》(國務院令第739號)相應要求,并遵照衛(wèi)生行政部門的管理規(guī)定,滿足高通量測序的硬件和規(guī)范要求。

3.1 HRD檢測樣本要求

3.1.1 檢測樣本選擇 HRD檢測樣本為腫瘤組織,分為甲醛固定石蠟包埋組織和新鮮組織,建議優(yōu)先選擇石蠟樣本。石蠟包埋組織樣本:建議送檢3年以內(1年之內更好)的石蠟切片,厚度4~5 μm,10張左右;應由病理醫(yī)師確定腫瘤類型,并觀察腫瘤細胞的含量和數(shù)量(腫瘤細胞占比≥30%),以保證有足夠的腫瘤細胞用于HRD檢測;若腫瘤細胞含量不足,應標記腫瘤細胞區(qū)域,并富集腫瘤細胞,盡可能避免出血和壞死區(qū)域,以保證檢測結果的準確性。新鮮組織樣本:手術樣本不小于米粒大?。ā?0 mg),穿刺樣本不少于肉眼可見的1條。樣本離體30 min內轉移至液氮或置于?80℃冰箱保存,亦可先保存于樣本保護劑中,然后盡早轉移到?80℃冰箱保存,防止核酸降解。新鮮組織因評估腫瘤細胞比例困難,故不推薦作為常規(guī)檢測樣本類型,如需使用可采用冷凍切片染色評估腫瘤細胞含量。此外,建議提供患者配對外周血樣本作為非腫瘤對照樣本,這有助于了解胚系BRCA1/2和HRR基因突變情況,也有助于HRD評分時進行倍性矯正。方法為采集2~5 mL血液樣本于EDTA抗凝管中,充分顛倒混勻8~10次,避免血液凝固,常溫運送至檢測實驗室;待測樣本置于4℃冰箱保存,并在2 h內處理。如需長期保存,應置于?20℃冰箱保存,避免反復凍融。

3.1.2 核酸提取與質控建議 檢測前需評估核酸純度、濃度和核酸片段化程度。腫瘤組織DNA文庫質量至關重要,臨床基因檢測實驗室可以選擇合適的平臺對核酸進行質控。核酸濃度建議采用微量核酸熒光定量計測定,片段化程度建議采用瓊脂糖凝膠電泳或核酸生物分析儀等評估。基于大Panel基因檢測完成的相應檢測所需核酸樣本量,根據(jù)測序方法不同所需核酸量為20~200 ng不等,其中基于全外顯子組測序(whole exome sequencing,WES)檢測所需的核酸量建議不少于250 ng。

專家共識:HRD檢測優(yōu)先選擇3年以內的石蠟包埋腫瘤組織,并觀察腫瘤細胞的含量和數(shù)量,以保證有足夠的腫瘤細胞用于檢測;若含量不足,應進行富集,盡可能避免出血和壞死區(qū)域。新鮮組織不推薦作為常規(guī)檢測樣本類型,若使用需先評估其腫瘤細胞含量。建議提供患者配對外周血作為非腫瘤對照樣本,這有助于了解胚系BRCA1/2以及其他HRR相關基因突變情況。

3.2 檢測技術選擇與確認

HRD的臨床檢測方法可分為三大類:HRR相關基因突變檢測,基因組瘢痕與突變譜系分析以及HRD功能性檢測。其中,HRD功能性檢測通常是通過評估RAD51在DNA損傷時形成功能性同源重組所需核焦點的能力,實時反饋腫瘤細胞的HRD狀態(tài)。然而,HRD功能性檢測預測PARP抑制劑的臨床有效性尚未被證實,且在樣本選擇、分析體系建立上也存在一定局限性,因此尚難以在臨床上規(guī)范應用。

3.2.1 HRR相關基因檢測BRCA1/2基因突變是引起HRD最明確的HRR基因,也是迄今為止最理想的PARP抑制劑療效預測標志物。卵巢癌BRCA胚系突變與體細胞突變對PARP抑制劑的療效預測具有同等效力[33-34]。除BRCA1/2基因外,如RAD51B/C/D、BRIP1、PALB2、NBN、ATM、CHK1/2、CDK12等HRR相關基因胚系和(或)體細胞突變也會導致腫瘤發(fā)生HRD?;赟tudy19研究的回顧性分析發(fā)現(xiàn),攜帶CDK12、RAD51B、BRIP1等基因突變與攜帶BRCA1/2基因突變的患者接受奧拉帕利維持治療獲得類似的PFS獲益[35]。但是,由于攜帶上述基因突變的個體較為罕見,相應結果仍需更多前瞻性研究證實。其中,在前列腺癌中尤其重視HRR相關基因檢測,在經恩雜魯胺或醋酸阿比特龍治療進展后的mCRPC成人患者的奧拉帕利治療決策中,NCCN指南推薦進行BRCA1、BRCA2、ATM、BARD1、BRIP1、CDK12、CHEK1、CHEK2、FANCL、PALB2、RAD51B、RAD51C、RAD51D、RAD54L以及PPP2R2A等15個HRR相關基因檢測,且檢測變異類型應包括點突變、插入/缺失、擴增等[36]。BRCA1和RAD51C啟動子甲基化也會導致HRD,通常在腫瘤組織內與BRCA基因突變互斥,但目前尚缺乏足夠證據(jù)表明HRR基因啟動子甲基化與PARP抑制劑的臨床療效有關,甚至存在相互沖突的研究結果[37-38]。

3.2.2 基于SNPs的“基因組瘢痕”分析 目前也可以基于SNPs分型評估整個基因組層面的3種“基因組瘢痕”現(xiàn)象(LOH、TAI、LST)的總體情況,并進行HRD評分[39]。HRD基因組瘢痕檢測可采用芯片或NGS平臺,當前大多已從芯片平臺轉移至NGS平臺。有研究利用TCGA數(shù)據(jù)庫中乳腺癌的SNP-array和WES檢測數(shù)據(jù),評價不同檢測平臺數(shù)據(jù)在HRD數(shù)值計算中的差異,結果3個數(shù)值均表現(xiàn)出顯著相關性[40-41]。其中,Myriad myChoice?CDx和FoundationFo-cusTMCDx BRCA LOH是當前經諸多前瞻性研究驗證的應用最為廣泛的商業(yè)化試劑盒。Myriad myChoice?CDx包含BRCA1/2基因編碼區(qū)和54 091個人群SNPs,綜合計算LOH、TAI和LST 3個指標,當患者BRCA基因突變陽性或HRD評分超過42分時判定為HRD陽性。FoundationFocusTMCDx BRCA LOH通過覆蓋22條染色體上324個基因的3 500個SNPs,計算發(fā)生LOH的片段占整個基因組的比例,LOH高的截斷值為≥16%,HRD陽性定義為BRCA突變型或BRCA野生型但LOH高。目前我國尚未見批準基于SNPs的“基因組瘢痕”的HRD臨床檢測試劑盒,Myriad myChoice?CDx和FoundationFocusTMCDx BRCA LOH也缺乏應用于中國人群的大樣本前瞻性臨床研究數(shù)據(jù),未來亟待推進相應試劑盒的開發(fā)與臨床驗證工作。此外,相應Panel設計應符合我國人群的分子遺傳學特征,SNPs位點的選擇應注意把握2個要點:一是位點的分布需相對均勻,以避免某些區(qū)域出現(xiàn)未覆蓋的情況;二是需要盡可能地覆蓋更多的雜合位點。要確保實現(xiàn)上述2個目標,HRD Panel設計上應優(yōu)先選擇中國健康人群頻率在0.4~0.6之間的SNPs位點;同時需避免覆蓋嚴重偏離哈迪-溫伯格平衡以及探針無法穩(wěn)定覆蓋的位點。

3.2.3 基于突變譜系特征的分析 基于全基因組的突變譜系分析可完整反映腫瘤細胞內源性與外源性的突變進程,且每個突變進程包含了DNA損傷、修復以及復制等各組件,通過生物信息學技術還可以得到與其對應的突變譜系特征。單堿基突變特征3(single base substitution Signature 3,SBS Signature 3)已被證實與乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌、胃癌等腫瘤的BRCA突變、BRCA1啟動子甲基化高度相關,然而其存在診斷特異性較低,缺乏確切的閾值等不足,因此尚不足以作為PARP抑制劑療效預測標志物[42-43]?;赪GS,通過納入更多類型基因與染色體結構改變優(yōu)化算法分析的檢測方法也在不斷發(fā)展中,其中應用開發(fā)的HRDetect預測腫瘤BRCA功能缺陷,在乳腺癌中檢測敏感性為86%,對卵巢癌、胰腺癌的檢測敏感性達100%,優(yōu)于 GIS相應的檢測敏感性[43-44],但尚缺乏應用于PARP抑制劑療效預測的臨床證據(jù)支持,此外臨床檢測通常采用石蠟包埋樣本客觀上也限制了其應用。

專家共識:基于SNPs的“基因組瘢痕”分析是當前最具應用前景的HRD臨床檢測方法,能從BRCA野生型腫瘤患者中有效篩選出PARP抑制劑治療的潛在獲益人群。當前亟待推進我國相應合規(guī)試劑盒的開發(fā)與驗證工作,其SNPs位點選擇與Panel設計應著重把握我國人群的分子遺傳學特征,并積極倡導聯(lián)合開展PARP抑制劑前瞻性多中心臨床研究驗證。

3.3 HRD算法的標準化及精準化

HRD評分是反映腫瘤樣本因HRR通路異常而導致的腫瘤樣本基因組不穩(wěn)定的情況,目前主要通過2個步驟計算HRD評分:⑴通過檢測關鍵的HRR基因變異評估產生HRD的原因;⑵通過檢測基因組損傷的程度計算基因組不穩(wěn)定狀態(tài)的評分;然后綜合上述2個步驟的結果評估HRD的狀態(tài)。前者可通過NGS測序檢測發(fā)生在HRR通路上的特定基因的變異情況評估,后者主要通過分析腫瘤樣本基因組上的SNPs計算基因組不穩(wěn)定狀態(tài)的評分[45-46]。

3.3.1 基于全基因組范圍內高密度SNP位點檢測的HRD評分計算 目前在臨床檢測中HRD評分主要應用基于高密度全基因組SNP-array或NGS基因組SNP骨架探針檢測結果,并結合與HRD相關基因變異與基因組不穩(wěn)定的程度進行分析。首先,檢測BRCA1/2有害突變、BRCA1啟動子甲基化等指標,再通過高密度的SNP位點信息,分析由這些分子機制導致的基因組不穩(wěn)定情況,匯總LOH、LST、TAI等拷貝數(shù)變異指標計算HRD評分,然后進一步通過PARP抑制劑治療療效劃定HRD評分的閾值,從而建立完整的HRD檢測分析流程。

Myriad myChoice?CDx采用的HRD評分算法是通過患者腫瘤樣本中的體細胞拷貝數(shù)變異(somatic copy number variants,SCNV)程度來反映患者HRD程度,簡要的生信分析及HRD評分計算方法有以下幾個步驟:⑴對腫瘤樣本和對照樣本檢測范圍內的SNP位點的覆蓋度進行預處理;⑵將相近的SNP位點合并成同一區(qū)段;⑶根據(jù)上一步的分段結果確定每個區(qū)段的SCNV,確定LOH、LST、TAI分值,進一步匯總為HRD評分。由此可見,HRD評分算法的準確性主要基于患者腫瘤樣本SCNV檢測的準確性。ASCAT軟件計算SCNV時可將腫瘤細胞純度和整體腫瘤倍性作為重要參數(shù),并將其帶入計算,從而得到每個區(qū)段的拷貝數(shù),以增加區(qū)段拷貝數(shù)的檢測準確性[30,43,47-51]。針對WGS測序的Sequenza軟件通過標準化SNPs覆蓋度減少高通量測序帶來的噪音[52],ABSOLUTE和Sclust軟件還可以根據(jù)患者的體細胞突變情況,通過不同模型的聚類分析展現(xiàn)腫瘤細胞的亞克隆情況,進一步調整SCNV的準確性[48,53]。

3.3.2 基于WGS或WES的HRD評分計算 基于高密度全基因組SNP-array或NGS基因組SNP骨架探針的檢測結果可以對基因組瘢痕進行檢測及計算而得到基因組不穩(wěn)定狀態(tài)的評分,基于基因組全面覆蓋的WGS或WES方法的檢測結果還能同時分析得到高HRD評分腫瘤樣本所具有的微同源缺失、COSMIC突變特征結構變異等基因組學特征。有證據(jù)表明綜合基因組不穩(wěn)定狀態(tài)的評分以及HRD相關基因組學特征獲得的 HRD 評分結果準確度更高[11,41,50]。然而,WGS檢測所需的高DNA上樣量、高測序數(shù)據(jù)量以及無法涵蓋HRR信號通路的體細胞突變等缺點限制了其在臨床上的應用。因此,綜合檢測所需樣本量、數(shù)據(jù)量、體細胞突變,可采用高深度WES加高密度SNPs方法,對腫瘤樣本中HRR信號通路中的遺傳性突變、體細胞突變及基因組不穩(wěn)定性狀態(tài)同時進行全面檢測。隨著WES檢測成本降低及檢測技術不斷成熟,WES檢測有可能成為準確評估HRD的檢測方法,為患者接受PARP抑制劑治療提供精確指導。

3.3.3 人工智能模型輔助HRD評估分析 基于統(tǒng)計學、機器學習等方法,充分利用基因組的變異、表達及表觀遺傳等信息特征,結合預后、鉑類敏感等指標建立HRD評估的人工智能分析模型,可有效解決傳統(tǒng)HRD評分計算方法存在的準確性和泛化性不足等問題。有研究報道,不論是根據(jù)體細胞替換、插入/缺失和重排、結構變異以及突變特征,采用LASSO回歸模型擬合BRCA1/2缺陷[43],還是使用隨機森林方法對BRCA1/2缺陷進行分類[48],在BRCA-EU數(shù)據(jù)集(包含560例乳腺癌患者)上進行測試都發(fā)現(xiàn)曲線下面積達0.98。使用機器學習代替單一指標閾值的方法展現(xiàn)出較大優(yōu)勢,未來可考慮開展統(tǒng)計回歸或SVM、決策樹、隨機森林等機器學習方法,根據(jù)基因組測序數(shù)據(jù)、甲基化數(shù)據(jù)、基因表達數(shù)據(jù)等多維度信息提取特征,并結合BRCA1/2缺陷、鉑類藥物敏感度、預后等情況,以提高HRD檢測性能,為后續(xù)治療提供有效依據(jù)。

專家共識:在HRD臨床檢測中,基于SNPs位點信息進行HRD評分計算的準確度主要依賴于對SCNV的準確分析;同時,通過WGS、WES等檢測技術獲取更多的基因組信息,有助于進一步提升HRD評分計算的準確度;應用人工智能技術輔助分析HRD的多維度特征,已展示出高效識別HRD陽性人群的潛在優(yōu)勢。必須強調的是,任何一種檢測方法、評分計算方法和判斷標準在臨床正式應用前,都需要經過嚴格的性能分析與臨床效能驗證。

3.4 HRD報告建議

3.4.1 HRD報告應包含的內容 ⑴基本信息:①受檢者信息,包括姓名、性別、年齡、臨床診斷、病理診斷、基因檢測史、家族史和臨床治療史等;②樣本信息,包括樣本類型、病理號、樣本采集時間、送檢機構、送檢醫(yī)生、送檢日期和報告時間等;③項目簡介,包括檢測方法、檢測平臺、檢測內容(包括基因數(shù)量、Panel大小等)、文庫構建和參考基因組,數(shù)據(jù)分析流程、軟件及版本等。④樣本質量情況,如腫瘤細胞占比。⑵檢測結果:①質控結果,包括Q30、測序深度、覆蓋度等;②BRCA1/2突變狀態(tài)、HRR相關基因突變狀態(tài)、HRD評分和結果釋義等。⑶檢測結果注釋:①HRD評估,包括BRCA1/2致病性變異、其他涉及HRR信號通路的相關基因變異,表征基因組不穩(wěn)定性的HRD評分及閾值判定規(guī)則,以及聯(lián)用BRCA1/2有害變異與HRD評分進行HRD狀態(tài)判定的規(guī)則。②結果解讀,包括是否有明確的閾值說明,不同癌種、不同PARP抑制劑應列明不同閾值與用藥的相關性臨床試驗證據(jù)支持,伴隨診斷的藥物推薦。③基于BRCA基因突變陽性患者涉及胚系遺傳的提醒,建議其直系親屬檢測是否攜帶該突變。⑷簽字:檢測技術人員及審核人員簽字,最終報告應由中級職稱或碩士以上學歷且具有病理學專業(yè)背景、經培訓合格的本單位執(zhí)業(yè)醫(yī)師或授權簽字人(高級職稱或醫(yī)學博士學位)審核。⑸局限性說明:根據(jù)腫瘤類型、受檢樣本類型、檢測Panel以及相關臨床研究結果等信息對HRD臨床應用的局限性進行說明。

3.4.2 HRD報告臨床解讀建議 HRD判定閾值應依據(jù)藥物療效,目前有2種HRD檢測產品Myrial myChoice?CDx和FoundationFocusTMCDx BRCA LOH獲得FDA批準。Myrial myChoice?CDx主要基于高加索人群基因數(shù)據(jù)進行HRD分析,是否適用于中國患者還需更多的臨床試驗證據(jù)[48]。當HRD評分閾值設為42分時,分析TCGA、Timms和Hennessy數(shù)據(jù)庫中的HRD評分發(fā)現(xiàn)BRCA功能缺陷組僅包含BRCA突變和BRCA1甲基化陽性的樣本[45]。因此,需通過優(yōu)化HRD評分閾值,對患者進行分層,以更好地評估鉑類藥物或 PARP抑制劑的治療效果[39-40]。FoundationFocusTMCDx BRCA LOH檢測的閾值通過鉑類的REAL3及魯卡帕利的ARIEL2、ARIEL3等臨床試驗不斷調整,最終確定≥16% 為LOH評分閾值[22,40-41]。但中國人群中的HRD評分閾值應基于中國人群的基因組損傷狀態(tài)與BRCA等HRR相關基因的分子變異狀態(tài)的關聯(lián)進行優(yōu)化開發(fā),然后根據(jù)PARP抑制劑療效確定中國人群的HRD評分閾值。此外,HRD閾值也與腫瘤類型有關,甚至還會受合并突變的影響,例如前列腺癌HRD評分顯著低于卵巢癌,而前列腺癌BRCA2基因突變的HRD評分顯著高于ATM、CHEK2基因突變;無HRR相關基因突變時,TP53體細胞突變顯著影響HRD評分[54]。

專家共識:HRD臨床檢測報告內容除重點描述BRCA1/2等HRR相關基因變異情況以及GIS計算數(shù)值外,還應針對相應癌種的PARP抑制劑療效預測價值進行解讀;HRD評分閾值判定與不同癌種、不同PARP抑制劑及其相應適應證有關。同時,目前尚缺乏HRD評分應用于中國人群PARP抑制劑療效預測的大樣本臨床研究數(shù)據(jù),報告應著重闡述其檢測的局限性。

4 HRD臨床檢測和應用的問題與展望

目前臨床上主要通過檢測基因組瘢痕或HRR基因突變間接評估HRD的狀態(tài),但哪些生物標志物應納入HRD狀態(tài)評估尚無統(tǒng)一標準,在HRD評估中也還有許多問題亟待解決:⑴HRR通路基因分布廣泛,與其他通路有交叉情況,國內外對HRR基因的定義不明確,缺乏統(tǒng)一標準;⑵不同HRR基因的功能不同,其在HRD評估中的作用缺乏量化指標;⑶HRD發(fā)生的機制復雜,單純HRR通路基因突變檢測可能造成HRD結果假陰性,因此檢測結果陰性不能排除HRD;⑷大片段缺失等變異類型需要在HRD評估中充分考慮并進行驗證;⑸基因組瘢痕是HRD的表現(xiàn)形式,只能反映某段時間的基因組不穩(wěn)定狀態(tài),而不能準確評估回復突變導致的同源重組功能重建情況;⑹不同的HRD評估方法及HRD評分算法是非等效的,各種評估方法的預測效能和檢測結果一致性等尚缺乏標準化驗證方案;⑺HRD檢測的標準品選擇及性能驗證方法有待完善;⑻不同腫瘤類型的HRD評分閾值可能不同,因此需要通過臨床試驗評估不同腫瘤類型HRD閾值對鉑類藥物或PARP抑制劑的療效預測效能。

HRD作為泛癌種生物標志物在臨床應用中還處于起始階段,泛癌種中HRD與免疫檢查點抑制劑的相關性值得進一步研究。目前國內外有多個研究機構正在多癌種中開展HRD評分狀態(tài)與HRR相關基因,以及與免疫檢查點抑制劑單藥或聯(lián)合用藥療效相關性的臨床試驗[55]。在2021年的美國婦科腫瘤學會(SGO)年會上公布了一項Ⅲ期臨床試驗,該研究首次探索了免疫檢查點抑制劑在BRCA1/2突變和HRD卵巢癌患者中的療效,以及BRCA1/2突變和HRD與腫瘤突變負荷的相關性[56]。總之,HRD檢測和臨床應用的標準化仍任重而道遠,但其應用前景值得期待。未來隨著基因檢測技術的飛速發(fā)展,HRD評估方法的不斷完善,以及越來越多臨床醫(yī)師、病理醫(yī)師、分子檢測人員、臨床藥師和腫瘤生物學專家更深入和廣泛地參與腫瘤精準醫(yī)療,相信HRD的精準評估將會進一步提高腫瘤診療水平,讓更多腫瘤患者獲益。

專家組成員

編寫專家組學術顧問(按姓氏拼音排序)

梁智勇 北京協(xié)和醫(yī)院

邢金良 空軍軍醫(yī)大學

編寫專家組組長(按姓氏拼音排序)

輦偉奇 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

歐陽能太 中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院

周曉燕 復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院

執(zhí)筆專家(按姓氏拼音排序)

陳 銳 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

紀 元 復旦大學附屬中山醫(yī)院

申 鵬 南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院

于津浦 天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院

張海偉 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

趙偉鵬 天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院

編寫專家(按姓氏拼音排序)

陳 銳 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

陳 剛 福建省腫瘤醫(yī)院

高雨農 北京大學附屬腫瘤醫(yī)院

黃建圍 洛陽市中心醫(yī)院

胡建軍 貴州省人民醫(yī)院

紀 元 復旦大學附屬中山醫(yī)院

康 玉 復旦大學附屬婦產科醫(yī)院

李 昱 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

李 悅 哈爾濱醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院

李亞卓 解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學中心

劉成林 廣州燃石醫(yī)學檢驗所有限公司

劉 紅 天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院

婁越亮 天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院

馬 杰 河南省腫瘤醫(yī)院

輦偉奇 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

歐陽能太 中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院

全雪萍 上海桐樹生物科技有限公司

屈武斌 艾吉泰康生物科技(北京)有限公司

申 鵬 南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院

師 怡 福建省腫瘤醫(yī)院

史業(yè)輝 天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院

唐萬燕 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

唐 源 四川大學華西醫(yī)院

王宏偉 解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學中心

王 玲 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

王 珂 天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院

王學良 志諾維思(北京)基因科技有限公司

溫 灝 復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院

吳煥文 北京協(xié)和醫(yī)院

謝榮凱 陸軍軍醫(yī)大學新橋醫(yī)院

徐 菲 中山大學附屬腫瘤醫(yī)院

嚴志祥 上海鼎晶生物醫(yī)藥科技股份有限公司

楊興升 山東大學齊魯醫(yī)院

應建明 中國醫(yī)學科學院腫瘤醫(yī)院

袁 睿 重慶大學醫(yī)學院

于津浦 天津大學腫瘤醫(yī)院

張丙忠 中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院

張海偉 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

趙偉鵬 天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院

鄭曉東 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

周曉燕 復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院

周圣濤 四川大學華西第二醫(yī)院

鄒冬玲 重慶大學附屬腫瘤醫(yī)院

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